[發(fā)明專利]基于離子液體制備透明柔性電極的方法及柔性太陽(yáng)能電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110192321.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113013339B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李耀文;陳瀟斌;劉碩;陳揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H10K30/82
• 分類號(hào): H10K30/82;H10K71/60;H10K77/10
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強(qiáng);陶海鋒

本發(fā)明公開(kāi)了基于離子液體制備透明柔性電極的方法及柔性太陽(yáng)能電池，是一種能夠在低溫下完成、制備簡(jiǎn)易、成本較低以及效率較高的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其中，透明柔性電極通過(guò)離子液體溶液處理，能夠得到電學(xué)性能更好、機(jī)械性能更好的透明柔性電極，面電阻低至12Ω/sq，且具有極好的機(jī)械性能，尤其是與活性層等結(jié)合制備得到性能優(yōu)異的柔性太陽(yáng)能電池，取得了意想不到的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種透明柔性電極，具體涉及一種柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池中的新型透明柔性電極及其制備方法，尤其涉及摻雜離子液體溶液的銀納米線制備新型透明柔性電極的方法及制備的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)

基于有機(jī)材料的柔性光電器件，是未來(lái)柔性電子器件發(fā)展的一大趨勢(shì)，具有巨大的應(yīng)用前景。但是想要獲得高性能的透明柔性電極是實(shí)現(xiàn)高效柔性有機(jī)光電器件的前提，也是目前該領(lǐng)域的核心難題，關(guān)于如何獲得同時(shí)具有高導(dǎo)電、高透光以及制備方法簡(jiǎn)單、綠色的透明柔性電極，依然是巨大的挑戰(zhàn)。由于缺乏高性能的透明柔性電極，目前柔性有機(jī)光電器件的性能仍大幅度落后于相應(yīng)的剛性器件，透明柔性電極通常采用干法(如蒸鍍)或溶液處理工藝制備。相比于干法制備，溶液處理方法制備具有成本低、可大規(guī)模印刷制備等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿薮?。透明柔性電極的電學(xué)性能及機(jī)械性能對(duì)于太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率起著至關(guān)重要的作用，目前主要通過(guò)直接旋涂銀納米線溶液制備透明柔性電極，但制備的透明電極具有較大的接觸電阻，電學(xué)、機(jī)械性能較差；而現(xiàn)有使用的提升透明柔性電極電學(xué)性能和附著力的方法一般都需要較高的工藝和/或較大的能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型透明柔性電極制備方法，優(yōu)選摻雜離子液體溶液的銀納米線制備新型透明柔性電極有效提高電極電學(xué)性能及機(jī)械性能，所制備的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高，整個(gè)電極制備過(guò)程不需要高溫煅燒，重復(fù)性高，操作方便。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于離子液體制備透明柔性電極的方法，包括以下步驟，在柔性透明基底上旋涂離子液體溶液與金屬納米線溶液的混合液，再旋涂導(dǎo)電層溶液，熱退火處理，得到透明柔性電極。

一種柔性太陽(yáng)能電池，包括透明柔性電極、活性層、空穴傳輸層、頂電極；或者包括透明柔性電極、活性層、電子傳輸層、頂電極；在柔性透明基底上旋涂離子液體溶液與金屬納米線溶液的混合液，再旋涂導(dǎo)電層溶液，熱退火處理，得到透明柔性電極。

本發(fā)明公開(kāi)了上述透明柔性電極在制備柔性器件，比如柔性太陽(yáng)能電池、柔性傳感器中的應(yīng)用，比如在制備上述柔性太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明透明柔性電極為柔性太陽(yáng)能電池電極，與頂電極配合使用。

本發(fā)明采用新的透明柔性電極，具有較低的面電阻（12 Ω/sq）與高透光率（84%），且具有極好的機(jī)械性能，制備成完整柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池器件以后表現(xiàn)出極高的光電轉(zhuǎn)化效率，可以達(dá)到剛性器件的性能水平；活性層、空穴傳輸層或者電子傳輸層、頂電極的制備為現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明中，導(dǎo)電層溶液為離子液體溶液與金屬納米線溶液的混合液、金屬納米線溶液或者金屬氧化物溶液中的一種或幾種。制備的導(dǎo)電層為摻雜離子液體溶液的金屬納米線、未摻雜離子液體溶液的金屬納米線或者金屬氧化物中的一種或者幾種。金屬氧化物優(yōu)選摻雜金屬氧化物，比如鋁摻雜金屬氧化物。

本發(fā)明中，柔性透明基底由透明塑料以及位于所述透明塑料內(nèi)的金屬納米線比如銀納米線組成；離子液體溶液包括離子液體、水溶性金屬鹽、弱酸以及溶劑，溶劑為水和/或醇類溶劑；優(yōu)選的，離子液體溶液由咪唑型離子液體、水溶性銀鹽、弱酸以及水組成，進(jìn)一步優(yōu)選的，咪唑型離子液體的體積濃度為0.1～0.15‰，弱酸的體積濃度為0.4～0.6‰，水溶性銀鹽的濃度為0.015～0.02mg/mL；比如水溶性銀鹽為硝酸銀，弱酸為乙酸，離子液體如下：

。

本發(fā)明中，離子液體溶液與金屬納米線溶液的混合液中，金屬納米線的濃度0.15～0.5 wt%，優(yōu)選0.22～0.3 wt%；溶劑為水。