[发明专利]全固态纤维状同轴聚合物太阳电池和超级电容器集成器件及其制备方法

权利要求书

1. 一种全固态纤维状同轴集成器件，其特征在于以多壁取向碳纳米管薄膜同轴缠绕的二氧化钛管作为电极，其一端制作了聚合物太阳能电池，另一端制作了超级电容器，构成集成器件。

2. 如权利要求1所述的全固态纤维状同轴集成器件的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）制备对电极，在多壁可纺碳纳米管阵列上拉出多壁取向碳纳米管薄膜；

（2）制备工作电极，将清洗后的钛丝阳极氧化，得到二氧化钛管，二氧化钛管的内径约为90-100纳米，外径约为140-150纳米；在其一端制作聚合物太阳能电池，另一端制作超级电容器；

（3）最后，将多壁取向碳纳米管薄膜均匀的缠绕在工作电极上作为对电极，得到完整的全固态纤维状集成器件。

3. 如权利要求2所述的全固态纤维状同轴集成器件的制备方法，其特征在于具体操作步骤为：

首先，采用两电极法将清洗后的钛丝阳极氧化1分钟到60分钟，在钛丝表面阳极氧化出二氧化钛管，然后在管式炉中490-510摄氏度下煅烧55-70分钟并退火，待温度降到室温以后取出，放入充满氩气的手套箱中；其中阳极氧化二氧化钛的钛丝一端用于制作超级电容器，另一端用于制作聚合物太阳能电池；在充满氩气的手套箱中：

在用于制作聚合物太阳能电池部分的钛丝上沾涂聚-3己基噻吩和 [6,6]-苯基 C61 丁酸甲酯的混合氯苯溶液，在混合氯苯溶液中，聚-3己基噻吩的浓度为30-35 mg/mL，[6,6]-苯基 C61 丁酸甲酯的浓度为24-28 mg/mL；然后在热台上145-155摄氏度下退火8-12分钟；然后沾涂掺杂有体积分数为15%-20%的异丙醇的聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)水溶液，145-155摄氏度下退火8-12分钟；

在用于制作超级电容器部分的钛丝上涂覆一层质量分数为10-12%的聚乙烯醇/磷酸溶液，然后缠绕多壁取向碳纳米管薄膜，然后再涂一层上述聚乙烯醇/磷酸溶液；

最后，将制作了聚合物太阳能电池部分的钛丝上缠绕上多壁取向碳纳米管薄膜，最终形成完整的集成器件。

4. 如权利要求2所述的全固态纤维状同轴集成器件的制备方法，其特征在于作为对电极的多壁取向碳纳米管薄膜中多壁碳纳米管阵列的制备步骤为：采用化学气相沉积法，使用Si/SiO₂/Al₂O₃/Fe作为催化剂，以乙烯气体作为碳源，氢气和氩气作为载气，H₂/C₂H₂/Ar的流量分别为30、90、400sccm，在管式炉中730-750摄氏度下生长8-12分钟，催化剂表面得到多壁可纺碳纳米管阵列；催化剂中，SiO₂的厚度为300-1000μm，Al₂O₃的厚度为3nm，Fe的厚度为1.2nm；Al₂O₃起到缓冲层的作用，Fe作为催化剂。