[发明专利]一种纳米发电机及制备方法

权利要求书

1.一种纳米发电机，它包括一柔性PET，其特征在于所述的柔性PET上自下而上依次制备有：

1）银纳米线导电薄膜层，并构成由柔性PET/银纳米线导电层薄膜层复合的底电极；

2）在所述柔性PET/银纳米线导电层薄膜层之上制备氧化锌薄膜层；

3）在所述氧化锌薄膜层之上制备银掺杂氧化锌纳米阵列，获得柔性的银掺杂氧化锌纳米柱阵列；

4）在所述银掺杂氧化锌纳米柱阵列之上制备活性层、空穴传输层；

5）在上述活性层、空穴传输层上制备金顶电极层；

6）在底电极和金顶电极层两个金属电极之间用铜线连接，通过导电浆料将铜丝焊接，采用环氧树脂封装焊接处，封装后连接至载体，即完成基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机。

2.根据权利要求1所述的基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机，其特征在于：

所述银纳米线的平均长度为3-200微米，银纳米线平均直径为20-200纳米，银纳米线薄膜平均厚度是200-2000nm，银纳米线薄膜的方块电阻为20-300Ω/Sq；

所述氧化锌薄膜厚度是15-300nm，上述银纳米线/氧化锌薄膜的方块电阻低于30欧姆Ω/Sq；

所述银掺杂氧化锌纳米柱高度范围在500nm-6000nm，银掺杂氧化锌纳米柱直径为50-200 nm，银掺杂氧化锌纳米阵列间距为50-100nm；

所述活性层、空穴传输层的厚度是10-150nm；

所述金顶电极层厚度范围为30-100nm；

所述铜线采用导电浆料焊接至电极，导电浆料包括导电硅胶，导电碳胶，导电银浆，导电浆料焊接电极后可采用100-150℃加热10-30分钟固化焊接点。

3.一种如权利要求1或2所述纳米发电机的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤：

（a）清洗柔性PET：先用洗涤剂进行清洗，再采用乙醇超声清洗，最后采用去离子水超声清洗，最后用去离子水清洗，干燥后的柔性PET基底保持在氮气环境中；

（b）制备银纳米线薄膜：取1-10 mg/ml的银纳米线醇分散液，将柔性PET放置在旋转涂膜机之上，用旋转涂膜的方法获得银纳米线薄膜，烘干后薄膜即形成，所述银纳米线薄膜厚度是200-1000nm；

（c）制备氧化锌薄膜：将锌化合物，二乙醇胺和乙醇在40-100℃下混合并进行反应，陈化24h后形成氧化锌溶胶，锌的浓度为0.01-1mol/L，二乙醇胺与锌的物质的量比为1:1；将上述薄膜置在旋转涂膜机之上，用旋转涂膜的方法获得银纳米线薄膜/氧化锌薄膜，烘干后薄膜即形成，氧化锌薄膜厚度范围是10-200nm，上述银纳米线/氧化锌薄膜的方块电阻低于30欧姆Ω/Sq；

（d）制备银掺杂氧化锌纳米柱:将上述银纳米线/氧化锌薄膜置于烧杯中，薄膜面朝下，在所述氧化锌薄膜层上通过水热法生长掺杂银纳米颗粒的氧化锌纳米柱，形成氧化锌纳米柱+银纳米颗粒层，即银掺杂氧化锌纳米柱；银掺杂氧化锌纳米柱高度范围在500nm-2000nm；

（e）制备空穴传输层/活性层保护层：将上述银掺杂氧化锌纳米柱置在旋转涂膜机之上，用旋转涂膜的方法制备空穴传输层/活性层保护层，即P型保护层，将PEDOT：PSS溶液或2-10 mg/ml的P3HT/氯苯溶液滴于上述薄膜之上，通过旋转涂膜形成P型保护层，成膜后采用150摄氏度加热20分钟固化P型保护层；

（f）通过丝网印刷的方法制备金属或非金属金顶电极层，成膜后采用150摄氏度加热30分钟固化电极层，固化后电极层方阻在30欧姆以下；或采用真空蒸镀或溅射等真空方法制备电极层。

4.根据权利要求3所述基于纳米结构电极的纳米发电机的制备方法，其特征在于：

所述步骤（c）中，所述锌源为醋酸锌，硝酸锌或乙酰丙酮锌中的一种或多种；

所述步骤（d）中，所述氧化锌薄膜层上通过水热法生长掺杂银纳米颗粒的氧化锌纳米柱，形成氧化 锌纳米柱+银纳米颗粒层包括：将所述氧化锌薄膜层面朝下，放置于容纳有硝酸锌、硝酸银 和六亚甲基次胺溶液的水热釜内，所述硝酸锌与六亚甲基次胺的摩尔比为1：1，所述六亚甲 基次胺的浓度为0.1～2mol/L，所述硝酸锌与硝酸银的摩尔比值为0.01％～0.9％，将水热 釜放入鼓风干燥箱中，在85～100℃的温度条件下加热1-5h，冷却后取出样品，即获得氧化锌纳米柱+银纳米颗粒层，所述氧化锌纳米柱+银纳米颗粒层的厚度为200-5000nm，银纳米 线薄膜层/氧化锌薄膜层/氧化锌纳米柱+银纳米颗粒层的方块电阻低于20Ω/Sq；

所述步骤（e）中，所述P型保护层为PEDOT：PSS溶液，或P3HT、PTB7聚合物受体材料，上述聚合物受体材料溶液可以选用氯苯或二氯苯中的一种；

所述步骤（f）中，所述电极采用铝浆料，银浆料，或金浆料丝网印刷制备，也可采用非金属碳浆料丝网印刷制备；所述电极采用真空蒸镀，溅射，电子束热蒸发方法制备。