[发明专利]一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池的制备方法，包括衬底预处理、复合导电薄膜制备、光敏层制备和缓冲层及低功函数金属电极制备，其特征在在于：所述太阳能电池的结构为复合导电薄膜/光敏层/低功函数金属电极，其中复合导电薄膜是通过在银纳米线薄膜表面涂覆一层钨酸铵制得，低功函数金属电极为Ca：Al复合电极金属薄膜或者Al金属薄膜，其中复合导电薄膜厚度为110～500nm，光敏层薄膜厚度为90nm～280nm，当低功函数电极为Ca：Al复合电极金属薄膜时，复合电极金属薄膜中Al金属膜厚度为70～200nm，Ca金属膜的厚度为40～120nm，当低功函数电极为Al金属薄膜时，Al金属薄膜和光敏层之间增加一层缓冲层LiF，缓冲层LiF厚度为2～8nm，Al金属薄膜厚度为70～200nm，所述复合导电薄膜制备是在衬底上涂覆银纳米线薄膜，将钨酸铵分散于离子水后加入由DMF和乙二醇甲醚组成的混合有机溶剂混，然后进行加热搅拌，加热搅拌过程中入浓盐酸，形成均匀稳定的前驱液，将涂覆了银纳米线薄膜的衬底加热，将前驱液进行超声雾化形成雾化液，喷涂在加热后的衬底上沉积一层钨酸铵层，形成钨酸铵层和银纳米线薄膜的复合导电薄膜；所述衬底加热温度控制在40～150℃，具体是先将涂覆了银纳米线薄膜的衬底加热至80～150℃，待雾化液喷洒在衬底后，恒温1h，再将衬底温度降至40～65℃，保温2h。

2.如权利要求1所述的一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述光敏层为有机给体和有机受体的混合薄膜，其中有机给体为共轭聚合物包括但不限于P3HT、PCPDTBT、PTB7或PTB7～Th，有机受体为富勒烯衍生物包括但不限于：PC₆₁BM、PC₇₁BM、ICBA、N2200、ITIC或IT4F。

3.如权利要求1或2所述的一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述钨酸铵、离子水、混合有机溶剂和浓盐酸的质量比为5～10:50～100：0.5～2：0.05～0.2。

4.如权利要求3所述的一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述加热搅拌是在50℃温度下，按照照搅拌速率为350～650rpm，搅拌40min～60min。

5.一种基于银纳米线薄膜的柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于，按如下步骤：

（1）衬底预处理

在含有清洁剂、丙酮、去离子水和乙醇的超声波浴中连续清洗，每一步10～20min，然后用氮气吹干；

（2）复合导电薄膜制备

a.用滚涂、刮涂、旋涂或喷涂方法在柔性衬底上涂覆银纳米线墨水，110℃下干燥10分钟得银纳米线薄膜，薄膜最终厚度为100～400nm；银纳米线墨水中含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂助剂；

b.将钨酸铵分散于离子水后加入混合有机溶剂，按照350～650rpm的速率搅拌40min～60min，搅拌过程中加入的浓盐酸，形成均匀稳定的前驱液，其中混合有机溶剂为DMF和乙二醇甲醚的混合有机溶剂，其体积比为1～3:10～13，钨酸铵与离子水、混合有机溶剂和浓盐酸的质量比为5～10:50～100：0.5～2：0.05～0.2，浓盐酸的浓度为36%～38%；将涂覆了银纳米线薄膜的衬底加热至80℃～150℃，在1MHz～1.44MHz的震荡频率下将前驱液进行超声雾化形成雾化液，雾化率为0.1～2mL/min，雾化液喷洒于衬底进行沉积，沉积速率为5～20nm/min，保温5min～10min后，将衬底温度降低至40～65℃，保温10min～30min，制得厚度10～100nm的钨酸铵均匀涂层；

（3）光敏层制备

采用喷涂法在复合导电薄膜表面制备1层厚度为90nm～280nm光敏层薄膜，衬底温度为25℃～80℃，光敏层在氮气保护下，在110℃～150℃退火，退火时间为5 min～20min；

（4）阴极缓冲层及低功函数金属薄膜制备

阴极缓冲层及低功函数金属薄膜制备都在多源热蒸发系统中依次完成，通过真空热蒸发技术制备一层厚度为2～8nm的LiF和70～200nm的Al电极，其中LiF为阴极缓冲层。