发明名称 一种具有形状记忆效应的无氧化铟锡聚合物太阳能电池的制备方法
摘要 一种具有形状记忆效应的无氧化铟锡聚合物太阳能电池的制备方法,涉及一种无氧化铟锡聚合物太阳能电池的制备方法。本发明的目的是要解决目前无氧化铟锡聚合物太阳能电池无法兼具柔性、可变形和高能量转换率的技术问题。本发明:一、制备具有形状记忆聚酰亚胺透明薄膜;二、制备透明石墨烯阴极导电薄膜;三、制备聚合物太阳能电池。本发明的优点:一、本发明方法制备工艺简单,重复性好;二、本发明方法可制备可变形和高能量转换率的聚合物太阳能电池。本发明方法制备的形状记忆聚合物太阳能电池可用于航空航天、建筑、工业等领域。
申请公布号 CN105226185A 申请公布日期 2016.01.06
申请号 CN201510527706.8 申请日期 2015.08.25
申请人 哈尔滨工业大学 发明人 冷劲松;高会;刘彦菊
分类号 H01L51/00(2006.01)I;H01L51/48(2006.01)I 主分类号 H01L51/00(2006.01)I
代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人 侯静
主权项 一种具有形状记忆效应的无氧化铟锡聚合物太阳能电池的制备方法,其特征在于具有形状记忆效应的无氧化铟锡聚合物太阳能电池的制备方法是按以下步骤进行的:一、制备具有形状记忆效应的聚酰亚胺透明薄膜:将1,3‑双(3‑氨基苯氧基)苯加入到N,N‑二甲基乙酰胺中,在氮气保护和室温的条件下搅拌20min~30min,在氮气保护下再加入双酚A型二醚二酐,在氮气保护和室温的条件下继续搅拌18h~24h,得到混合液,停止通入氮气,对混合液采用逐步升温和保温的方式进行热酰胺化,然后脱膜,用去离子水对脱下的薄膜进行洗涤,然后在温度为120℃的条件下干燥3h,得到具有形状记忆效应的透明聚酰亚胺薄膜;所述的双酚A型二醚二酐和1,3‑双(3‑氨基苯氧基)苯的质量比为1:(0.1~1.5);所述的双酚A型二醚二酐和N,N‑二甲基乙酰胺的质量比为1:(5~20);所述的逐步升温和保温的方式进行热酰胺化的方式为:将混合液从室温升温至80℃,在温度为80℃的条件下保温2h,从温度为80℃升温至110℃,在温度为110℃的条件下保温2h,从温度为110℃升温至160℃,在温度为160℃的条件下保温2h,从温度为160℃升温至200℃,在温度为200℃的条件下保温1h,从温度为200℃升温至230℃,在温度为230℃的条件下保温1h,即完成热酰胺化;二、制备透明石墨烯阴极导电薄膜:①、将铜箔放置于石英管中部,对石英管的腔体抽真空至气压为2.0KPa~5.0KPa,以100mL/min的流速向抽完真空的石英管的腔体通入氢气,然后在氢气流速为100mL/min的保护下将石英管从室温加热至温度为1040℃,在氢气流速为100mL/min的保护和温度为1040℃的条件下保温30min,在氢气流速为100mL/min的保护下以2℃/s~3℃/s的降温速率从1040℃降温至950℃~1000℃,在同时通入甲烷和氢气以及温度为950℃~1000℃的条件下保温3min~10min,停止通入甲烷,在氢气流速为100mL/min的保护下以2℃/s~10℃/s的降温速率从温度为950℃~1000℃冷却至室温,在铜箔上得到石墨烯;所述的在同时通入甲烷和氢气以及温度为950℃~1000℃的条件下保温3min~10min时甲烷与氢气的气体流量比为1:(50~120),氢气的流速为100mL/min;②、将聚甲基丙烯酸甲酯颗粒溶于苯甲醚,在室温下搅拌3h,得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液;将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂在步骤二①中在铜箔上得到的石墨烯表面并完全覆盖在步骤二①中在铜箔上得到的石墨烯表面形成一层聚甲基丙烯酸甲酯膜,得到铜箔/石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯,在温度为170℃的条件下热固化5min,将热固化后的铜箔/石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯放入质量分数为97%的三氯化铁溶液中浸泡4h,取出后用去离子水冲洗三次,得到聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯,用镊子将聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯转移到步骤一得到的具有形状记忆效应的透明聚酰亚胺薄膜上,然后放入丙酮中浸泡3h,得到聚酰亚胺/石墨烯薄膜;所述的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒与苯甲醚的质量比为1:20;三、制备聚合物太阳能电池:①、制备氧化锌纳米溶液:将纳米级的氧化锌颗粒溶于异丙醇中,室温下搅拌3h~5h,得到ZnO纳米溶液;所述的异丙醇与纳米级的氧化锌颗粒的质量比为1:(5~20);所述的纳米级的氧化锌颗粒的粒径小于50nm;②、制备聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯混合液:将聚(3‑己基)‑噻吩和[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯溶于1,2‑二氯苯中,在温度为40℃~60℃的条件下搅拌8h~12h,得到聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯混合液;所述的1,2‑二氯苯和聚(3‑己基)‑噻吩的质量比为1:(15~30);所述的1,2‑二氯苯和[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯的质量比为1:(15~30);③、将步骤二②得到的聚酰亚胺/石墨烯薄膜依次用去离子水、丙酮和异丙醇各超声清洗3min~7min,用氮气吹干,在氧气流量为30cm<sup>3</sup>/min和射频功率为70w的条件下用等离子体表面处理仪进行氧等离子体处理5min~10min,将步骤三①中得到的ZnO纳米溶液在氧等离子体处理后的聚酰亚胺/石墨烯薄膜上旋涂一层厚度为40nm~60nm的ZnO纳米粒子薄膜,得到聚酰亚胺/石墨烯/ZnO薄膜,将步骤三②得到的聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯混合液在聚酰亚胺/石墨烯/ZnO薄膜上旋涂一层厚度为180nm~250nm的聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯薄膜,得到聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯薄膜,将聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯薄膜在温度为150℃~160℃的条件下热处理10min~20min,自然冷却至室温,将聚3,4‑乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐用喷墨打印机在经过热处理和冷却后的聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯薄膜上喷墨打印一层厚度为50nm~800nm的聚3,4‑乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐薄膜,在温度为100℃~120℃的条件下热处理10min~30min,得到聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯/聚3,4‑乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐薄膜,用喷墨打印机将纳米银墨水在聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯/聚3,4‑乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐薄膜上喷墨打印1次~8次,在温度为150℃~160℃的条件下热处理10min~30min,得到了结构层次为聚酰亚胺/石墨烯/ZnO/聚(3‑己基)‑噻吩:[6.6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯/聚3,4‑乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/Ag的聚合物太阳能电池。
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