CN102064205A - 一种柔性光阴极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性光阴极及其制备方法，所述的柔性光阴极包括柔性耐高温薄膜(1)、碳纳米管薄膜导电层(2)、金属导电层(3)，所述的碳纳米管薄膜导电层(2)粘接在柔性耐高温薄膜(1)上，所述的金属导电层(3)附着在碳纳米管薄膜导电层(2)，所述的柔性光阴极的制备方法，包括处理柔性耐高温薄膜(1)的步骤，选取碳纳米管薄膜导电层(2)的步骤，将碳纳米管薄膜导电层(2)粘结在柔性耐高温薄膜(1)上的步骤，及生成金属导电层(3)的步骤。本发明所提供的光阴极为全柔性的，其能够改良光阴极的电子传输性能，能够极大克服目前刚性光阴极的缺陷，具有实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及柔性太阳能电池领域，具体涉及一种柔性光阴极及其制备方法。
背景技术
在煤、石油、天然气等不可再生能源日益减少的情势下，太阳能由于资源丰富，对环境无污染，日益成为能源开发的重点。太阳能电池作为能源的一种新形式，应用领域广泛。染料敏化太阳能电池由于其使用寿命长、生产工艺简单、生产成本低、无毒无污染等特性，占据了太阳能电池的市场。
目前染料敏化太阳能电池光阴极的制作，所用的光阴极材料的衬底，一般是用磁控溅射的方法所制作的TCO导电玻璃，介于导电玻璃本身的性质，用此种方法做出的光阴极，只能是刚性的。这种刚性的光阴极不仅使得电池整体重量偏重，并且由于导电玻璃本身的特性，由其作为衬底制作的光阴极不能保证不同工作状态下良好的电子传输率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种柔性光阴极及其制备方法，克服刚性材料制备的光阴极由于材料自身性质所导致的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述的柔性光阴极，包括柔性耐高温薄膜、碳纳米管薄膜导电层、金属导电层。
所述的柔性耐高温薄膜材料可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰基纤维素(TAC)等。
作为本发明优选的方案，选取聚碳酸酯(PC)作为柔性耐高温薄膜的材料。
所述的碳纳米管薄膜导电层由化学气相沉积法或湿法工艺制备而成。
化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜导电层是指：将含碳气体如乙烯、乙炔、一氧化碳、甲烷、丙烯等有机气体，在一定温度下，一般为600℃～1000℃，在过渡金属Fe，Co或Ni催化剂作用下进行催化分解，或者直接热分解含Fe，Co或Ni的碳化合物，如二茂铁以及羰基化合物等制备碳纳米管薄膜。
湿法工艺制备碳纳米管薄膜导电层是指，将三聚甲醛或者多聚甲醛溶解在1-10mol/L的强酸性溶液中，制备成质量百分比为1％-50％的溶液，充分搅拌混合均匀；将经处理获得的溶液转移到水热反应釜中，以100-200℃进行水热反应5-72小时，自然冷却到室温，分离、洗涤和干燥后获得碳纳米管或碳纳米棒。所述的强酸性溶液包括挥发性酸和不挥发性酸的混合物，挥发性酸包括盐酸，硝酸，不挥发性酸包括硫酸和磷酸等。
所述的碳纳米管薄膜导电层粘结在柔性耐高温薄膜上。
所采用的粘结剂为硅胶、改性的环氧树脂等，作为优选的方式，选取硅胶作为粘接剂。
所述的金属导电层附着在碳纳米管薄膜导电层上。
制作金属导电层的材料为具有导电性的金属，作为优选的方案，选取铝作为制作金属导电层的材料。
金属导电层附着在碳纳米管薄膜导电层上的方式可为真空蒸镀、喷涂或磁控溅射，作为本发明优选的方案采用真空蒸镀的方式。
所述的柔性光阴极的制备方法，包括以下几个步骤：
第一步骤：选取柔性耐高温薄膜，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；
第二步骤：选取利用化学气相沉积的方法或者是湿法工艺制备成的碳纳米管薄膜导电层，在透光率为85％的条件下，该薄膜的方块电阻小于100Ω；
第三步骤：利用粘接剂将碳纳米管薄膜导电层及经第一步骤处理的柔性耐高温薄膜结合在一起，粘接剂可为硅胶、改性的环氧树脂等，作为本发明优选的方案，选取硅胶作为粘接剂；
第四步骤：用真空蒸镀的方法在附有碳纳米管薄膜的柔性耐高温薄膜表面镀上一层金属薄膜，除采用真空蒸镀外，还可采用喷涂或磁控溅射的方法将金属薄膜镀在碳纳米管薄膜上，金属薄膜材料为具有导电性的材料，作为本发明优选的方案，选取铝作为金属薄膜材料。
本发明提供的柔性光阴极及其制备方法的有益效果在于：
1、与传统的染料敏化太阳能电池光阴极材料相比，所述的这种光阴极及其制备方法实现了染料敏化太阳能电池光阴极材料的完全柔性化，为制备全柔性化的染料敏化电池奠定了基础；
2、以柔性的导电膜材料取代了传统的导电玻璃，极大的减轻了电池的重量；
3、本发明所述的光阴极材料是由碳纳米管薄膜和金属镀膜两层导电物质组成，对光阴极材料的导电性能做了双重的保险，保证了电子传输的顺畅。
附图说明
下面对本发明说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为所述柔性光阳极的结构示意图；
图中标记为：1、柔性耐高温薄膜，2、碳纳米管薄膜导电层，3、金属导电层。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各部分之间的位置关系、工艺流程等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所述的柔性光阳极，包括柔性耐高温薄膜1、碳纳米管薄膜导电层2、金属导电层3。
柔性耐高温薄膜1的材料为聚碳酸酯(PC)。碳纳米管薄膜导电层2粘结在柔性耐高温薄膜1上。所采用的粘接剂为硅胶。
所述的金属导电层3附着在碳纳米管薄膜导电层2上。制作金属导电层的材料为铝。
金属导电层通过真空蒸镀的方式附着在碳纳米管薄膜导电层2上。
所述的柔性光阴极的制备方法，包括以下步骤：
第一步骤：选取柔性耐高温薄膜1，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；
第二步骤：选取用化学气相沉积法或湿法工艺制取的碳纳米管薄膜导电层2，在透光率为85％的条件下，该薄膜方块的电阻小于100Ω；
第三步骤：利用硅胶将第二步骤所得的碳纳米管薄膜导电层2及经第一步骤处理的柔性耐高温薄膜1粘结在一起；
第四步骤：将附有碳纳米管薄膜导电层2的柔性耐高温薄膜1作为基底，制备金属导电层。采用金属铝材料，用真空蒸镀的方式将铝导电层附着在碳纳米管薄膜导电层2上。
第一步骤所选取的柔性耐高温薄膜1的材料为聚碳酸酯(PC)。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种柔性光阴极，其特征在于：包括柔性耐高温薄膜(1)、碳纳米管薄膜导电层(2)、金属导电层(3)，所述的碳纳米管薄膜导电层(2)粘接在柔性耐高温薄膜(1)上，所述的金属导电层(3)附着在碳纳米管薄膜导电层(2)上。
2.按照权利要求1所述的光阴极，其特征在于：所述的柔性耐高温薄膜(1)所采用的材料为聚碳酸酯。
3.按照权利要求1或2所述的光阴极，其特征在于：所述的碳纳米管薄膜导电层(2)与柔性耐高温薄膜(1)粘结时所采用的粘结剂为硅胶。
4.按照权利要求3所述的光阴极，其特征在于：金属导电层(3)为金属铝导电层，金属铝导电层蒸镀在碳纳米管薄膜导电层(2)上。
5.一种权利要求1所述的柔性光阴极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步骤：选取柔性耐高温薄膜(1)，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；
第二步骤：选取用化学气相沉积法或湿法工艺制取的碳纳米管薄膜导电层(2)，在透光率为85％的条件下，该薄膜方块的电阻小于100Ω；
第三步骤：利用硅胶将第二步骤所得的碳纳米管薄膜导电层(2)及经第一步骤处理的柔性耐高温薄膜(1)粘结在一起；
第四步骤：将附有碳纳米管薄膜导电层(2)的柔性耐高温薄膜(1)作为基底，制备金属导电层(3)；采用金属铝材料，用真空蒸镀的方式将铝导电层附着在碳纳米管薄膜导电层(2)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |