[發(fā)明專利]一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極、電池及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011481996.4
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112531119B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王百月;趙志國;秦校軍;趙東明;肖平;董超;熊繼光;劉家梁;劉娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/48;H01L51/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發(fā)明公開了一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極、電池及制備方法，本發(fā)明使用石墨烯/MXene/石墨烯這種三明治結(jié)構(gòu)，可以有效地避免MXene被氧化而造成電導(dǎo)率下降的問題。石墨烯/MXene/石墨烯復(fù)合電極，可以同時兼具光學(xué)、電學(xué)、機械性能、穩(wěn)定、廉價等優(yōu)點，可以成為柔性光電器件的一種優(yōu)異柔性透明電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電器件領(lǐng)域，具體涉及一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極、電池及制備方法。

背景技術(shù)

柔性光電器件的透明電極需要滿足：光學(xué)透過率高、電導(dǎo)率高、機械耐受性好、穩(wěn)定性強、材料廉價等特點。ITO兼具較好的光學(xué)以及電學(xué)性質(zhì)，是光電領(lǐng)域最為常用的TCO材料。然而，在柔性器件中使用ITO作為電極材料時，卻很難獲得令人滿意的結(jié)果，這是因為一方面，柔性襯底例如PET/PEN等耐溫性一般不超過150℃，低溫制備的ITO薄膜缺陷較多，在電學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)上有所損失，另一方面，ITO的機械耐受性比較脆弱，在經(jīng)過一定程度彎折之后，會出現(xiàn)裂痕，此外In價格也比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極、電池及制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明使用石墨烯/MXene/石墨烯這種三明治結(jié)構(gòu)，可以有效地避免MXene被氧化而造成電導(dǎo)率下降的問題。石墨烯/MXene/石墨烯復(fù)合電極，可以同時兼具光學(xué)、電學(xué)、機械性能、穩(wěn)定、廉價等優(yōu)點，可以成為柔性光電器件的一種優(yōu)異柔性透明電極。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極，包括第一石墨烯層、第二石墨烯層以及設(shè)置在第一石墨烯層和第二石墨烯層之間的MXene層；所述第一石墨烯層和第二石墨烯層為單層石墨烯，所述MXene層通過旋涂MXene溶液并熱板加熱得到。

進一步地，所述單層石墨烯通過CVD方法制備，所述熱板加熱溫度為100℃，時間為1小時。

進一步地，所述MXene層厚度為5-8nm。

一種適用于柔性光電器件的柔性透明電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：制備單層石墨烯作為第一石墨烯層；

步驟2：在第一石墨烯層上旋涂MXene溶液并熱板加熱，得到MXene層；

步驟3：在MXene層上制備單層石墨烯作為第二石墨烯層，然后經(jīng)過層壓即得到柔性透明電極。

進一步地，步驟1和步驟3中單層石墨烯均采用CVD方法制備，步驟2中熱板加熱溫度為100℃，時間為1小時，層壓條件為：室溫、0.5Gpa、20min。

進一步地，所述MXene層厚度為5-8nm。

一種柔性鈣鈦礦太陽能電池，包括從下至上依次設(shè)置的柔性基底、柔性透明電極、第一電荷傳輸層、光活性層、第二電荷傳輸層以及金屬背電極；所述柔性透明電極包括第一石墨烯層、第二石墨烯層以及設(shè)置在第一石墨烯層和第二石墨烯層之間的MXene層；所述第一石墨烯層和第二石墨烯層為單層石墨烯，所述MXene層通過旋涂MXene溶液并熱板加熱得到。

一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：取PET基底，將基底表面依次分別使用去離子水、丙酮、異丙醇超聲處理，氮氣流吹干，得到柔性基底；

步驟2：在柔性基底上采用CVD方法制備單層石墨烯，形成第一石墨烯層，然后在第一石墨烯層上旋涂MXene溶液，并熱板加熱，形成MXene層，在MXene層上采用CVD方法制備單層石墨烯，形成第二石墨烯層，所述第一石墨烯層、MXene層和第二石墨烯層經(jīng)過層壓即得到柔性透明電極；

步驟3：在柔性透明電極上旋涂NiOx墨汁，熱板加熱，作為第一電荷傳輸層；