[发明专利]一种喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法

说明书

本发明涉及薄膜光电器件的制备和应用领域，具体为一种利用喷墨离心设备高效制备柔性薄膜光电器件的方法。首先，将柔性基底贴附在喷墨离心设备的离心筒上；然后，控制离心筒高速旋转并将墨水喷射到柔性基底上，利用离心力将墨水均匀涂覆在柔性基底表面，原位加热固化成膜；转换墨水通道，重复上述步骤，从而实现不同功能薄膜的层层叠加；最后，通过喷射导电墨水或蒸镀金属等制作顶电极，进而实现大面积柔性薄膜光电器件的制备。本发明不仅溶液利用率高、操作简便、成本低，而且可实现全溶液法制备柔性薄膜光电器件，可广泛用于量子点发光二极管、有机太阳能电池等柔性薄膜光电器件的制备。

技术领域

本发明涉及薄膜光电器件的制备和应用领域，具体为一种利用喷墨离心设备高效制备柔性薄膜光电器件的方法。

背景技术

柔性薄膜光电器件，包括有机/量子点发光二极管、有机/钙钛矿太阳能电池等，具有轻便可折叠等特点，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景。

目前，溶液法仍然是大面积、低成本制备柔性薄膜光电器件的最有效方法之一。其中，旋涂和喷墨打印是典型的溶液成膜方法。旋涂是将溶液滴加到目标基底上，利用匀胶机的离心力将溶液甩开，使其快速铺展成膜的方法，具有高效、廉价、易操作的特点，但是溶液利用率低，而且所得薄膜厚度沿径向呈梯度分布，限制薄膜器件的大面积制备。喷墨打印是将墨水通过微米孔径喷嘴喷射到基底表面成膜，具有溶液利用率高的特点，但是对墨水要求高、工作效率低，而且咖啡环效应所引起的表面不均匀等问题有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，利用喷墨离心设备将喷射的墨水均匀涂覆在柔性基底表面，通过转换墨水通道喷射不同的墨水，实现不同功能薄膜的层层叠加，进而实现大面积柔性薄膜光电器件的高效制备。不仅操作简便、成本低、溶液利用率高，而且可实现柔性薄膜光电器件的全溶液法制备。该方法还具有较强的普适性，可广泛用于量子点发光二极管、有机太阳能电池等柔性薄膜光电器件的制备。

本发明的技术方案是：

一种喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，包括如下步骤：

(1)将柔性基底贴附在喷墨离心设备的离心筒上；

(2)控制离心筒旋转并将墨水喷射到柔性基底上，在离心力的作用下均匀涂覆在柔性基底表面，原位加热固化成膜；

(3)转换墨水通道并重复上述步骤，从而实现不同功能薄膜的层层叠加；

(4)通过喷射导电墨水、蒸镀金属、磁控溅射或干法转移导电薄膜方法制作顶电极，进而实现大面积柔性薄膜光电器件的制备。

所述的喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，所用喷墨离心设备包括：喷墨系统、离心筒、加热装置、控制系统、墨水喷射装置，喷墨系统的墨水喷射装置通过管道与离心筒内近表面处的喷头连接，加热装置固定在离心筒内表面附近；喷墨系统、离心筒、加热装置分别通过导线连接控制系统，离心筒、喷墨系统的动力源以及加热装置的功率都受控制系统控制。

所述的喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，喷墨系统同时装有1～10个独立墨水喷射装置，可自动转换；离心筒直径为5～50cm，离心筒转速为400～4000rpm，加热温度为50～200℃。

所述的喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，墨水浓度为0.1～20mg/mL，墨水喷射速度为2～40mL/min。

所述的喷墨离心制备柔性薄膜光电器件的方法，通过转换墨水通道喷墨离心，实现不同功能薄膜的层层叠加，各功能薄膜的厚度范围为5～500nm。