[发明专利]Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机包括导电基底(1)、氧化锌籽晶层(2)、氧化锌纳米线阵列(3)、Spiro-MeOTAD有机涂覆层(4)、上电极(5)、封装层(6)、引线a(7-1)和引线b(7-1)；

所述的导电基底(1)作为发电机的下电极，氧化锌籽晶层(2)生长在导电基底(1)上；所述的氧化锌纳米线阵列(3)以阵列形式生长在氧化锌籽晶层(2)上，氧化锌纳米线阵列(3)的外层由Spiro-MeOTAD有机涂覆层(4)包裹；所述的上电极(5)位于氧化锌纳米线阵列(3)的上方；所述的引线a(7-1)和引线b(7-1)分别连接在上电极(5)和导电基底(1)上，作为电流电压的输出端；所述的封装层(6)设置在上电极(5)和导电基底(1)的外围，将所有组件围在封装层(6)的内部，形成Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机。

2.根据权利要求1所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的氧化锌籽晶层(2)是通过磁控溅射的方法生长在导电基底(1)上。

3.根据权利要求1或2所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的氧化锌纳米线阵列(3)为具有压电特性的N型半导体氧化锌一维材料，通过水热法生长在氧化锌籽晶层(2)上。

4.根据权利要求1或2所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的Spiro-MeOTAD有机涂覆层(4)为P型空穴传输层，材质为2,2’,7,7’-四(N,N-二对甲苯氨基)-9,9’-螺环二芴，是有机小分子聚合物；所述Spiro-MeOTAD涂覆层(4)通过旋涂法覆盖于氧化锌纳米线阵列(3)之上，并在Spiro-MeOTAD/ZnO表面形成一个PN结耗尽层，具有单向导通的整流特性。

5.根据权利要求3所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的Spiro-MeOTAD有机涂覆层(4)为P型空穴传输层，材质为2,2’,7,7’-四(N,N-二对甲苯氨基)-9,9’-螺环二芴，是有机小分子聚合物；所述Spiro-MeOTAD涂覆层(4)通过旋涂法覆盖于氧化锌纳米线阵列(3)之上，并在Spiro-MeOTAD/ZnO表面形成一个PN结耗尽层，具有单向导通的整流特性。

6.根据权利要求1、2或5所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的上电极(5)和导电基底(1)为ITO基底或FTO基底；所述的封装层(6)的材料为PDMS或PMMA。

7.根据权利要求3所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的上电极(5)和导电基底(1)为ITO基底或FTO基底；所述的封装层(6)的材料为PDMS或PMMA。

8.根据权利要求4所述的Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机，其特征在于，所述的上电极(5)和导电基底(1)为ITO基底或FTO基底；所述的封装层(6)的材料为PDMS或PMMA。

9.一种Spiro-MeOTAD/ZnO压电式纳米发电机的制备方法，其特征在于，步骤如下：

a、通过射频磁控溅射的方法将氧化锌籽晶层(2)生长在预先清洗好的导电基底1上；

b、通过水热法将氧化锌纳米线阵列(3)生长在氧化锌籽晶层(2)上；

c、通过旋涂法将Spiro-MeOTAD涂覆层(4)涂覆在氧化锌纳米线阵列(3)的外层；

d、将上电极(5)置于氧化锌纳米线阵列(3)的顶端；在上电极(5)和导电基底(1)上分别安装引线a(7-1)和引线b(7-1)；最后将所有部件封装在封装层(6)内；

所述的步骤a具体为：将预先准备好的导电基底(1)依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗5-20min，清洗过后通过射频磁控溅射的方法在导电基底(1)的表面生长氧化锌籽晶层(2)，生长条件为：射频功率100-160W、空腔压强(1)×10^-3-1×10^-4Pa、氩气浓度0.5-5Pa、溅射时间5-20分钟；

所述的步骤b具体为：配置30-50mmol/L的乙酸锌和六次甲基四胺的混合生长溶液，乙酸锌和六次甲基四胺的摩尔比为1:1；然后将涂覆有氧化锌籽晶层(2)的导电基底(1)和混合生长溶液置入密闭的反应釜中，在恒温恒压的条件下以90-100℃生长2-5小时，生长结束后将样品用去离子水反复冲洗，得到生长有氧化锌纳米线阵列(3)的导电基底(1)；

所述的步骤c具体为：

(1)Spiro-MeOTAD溶液的配制：将每20-400mg的Spiro-MeOTAD溶于1ml的氯苯中，并添加tBP和浓度为300-800mg/mL锂盐的乙腈，得到Spiro-MeOTAD溶液；其中，tBP、锂盐的乙腈与氯苯的体积比为1-5:1-5:100；

(2)Spiro-MeOTAD溶液的旋涂：将配制好的Spiro-MeOTAD溶液取10-50微升/平方厘米滴到氧化锌纳米线阵列(3)上，之后以500-4000转每分钟的速度旋涂10-60秒；

所述的步骤d具体为：将上电极(5)置于氧化锌纳米线阵列3的顶端，再用银浆在上电极(5)和导电基底(1)的边缘连接引线a(7-1)和引线b(7-1)，将装置在90-120℃条件下烘烤20-60分钟使银浆固化，最后将整个装置外周涂覆胶状环氧树脂进行封装，环氧树脂固化后，即完成压电器件的制备过程。