[发明专利]一种掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于采用溶胶凝胶法制备石墨烯和铝共掺杂氧化锌透明导电薄膜，以锌粉作为氧化石墨烯的还原剂和形成氧化锌的原料，透明导电薄膜的化学组成为： Zn_1-xO_1+zAl_xC_y ，其中，x=0.02-0.1，y=0.05-0.25，z=0.05y-0.1y，制备过程包括氧化铝溶胶制备、氧化石墨烯的还原、掺杂溶胶制备、杂化薄膜涂布和杂化薄膜后处理。

2.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于氧化铝溶胶制备是将异丙醇铝的乙醇溶液加入0.2mol/L的无机酸水溶液中，在60-80℃下加热水解4-6h，冷却后将其用阴离子交换树脂吸附脱去无机酸，形成pH为4-6的纳米氧化铝水溶胶，作为制备掺杂氧化锌溶胶的掺杂剂、晶种和分散剂，所述的无机酸为硝酸、盐酸、硫酸和磷酸。

3.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于氧化石墨烯的原位还原是将Hummers 氧化石墨法制备的氧化石墨烯加入纳米氧化铝水溶胶中超声处理0.5-1 h，使氧化石墨烯分散吸附在纳米氧化铝水溶胶粒子表面，然后加入溶胶稳定剂和有机溶剂，将锌粉分批反应溶液中，控制原料锌粉、稳定剂、铝掺杂剂和氧化石墨烯中C的投料摩尔比为：1:0.2-0.6:0.02-0.1：0.05-0.25，使氧化石墨烯原料分子中的含氧官能团还原去除，使锌粉在pH为8-10的碱性条件下被氧化为Zn²⁺，随后水解形成石墨烯和铝共掺杂ZnO纳米溶胶，所述的氧化锌溶胶稳定剂是甲胺、乙酰丙酮和丙酮醛。

4.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于掺杂溶胶制备是将还原反应液在70-90℃下回流反应4-6h，使原料锌粉完全反应溶解，使石墨烯、氧化铝和氧化锌纳米粒子进行水热掺杂，冷却后用有机溶剂稀释，使掺杂溶胶中固体物的质量浓度为5%-6%，所述的有机溶剂是乙醇、异丙醇或四氢呋喃之一。

5.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于杂化薄膜涂布是采用提拉、棒涂、辊涂或旋涂的方式在太阳电池玻璃基体上涂布杂化溶胶，在130-150℃下加热固化3-5min，溶剂挥发后掺杂纳米氧化锌溶胶形成致密平整的杂化薄膜。

6.根据权利要求1所述的掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法，其特征在于杂化薄膜后处理是将覆盖杂化薄膜的玻璃在500-600℃下加热0.5-1h，形成透明导电薄膜玻璃的膜层厚度为400-1200nm，可见光透光率为84%-89%，方块电阻为10-20Ω/□。