[发明专利]一种基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机及制备方法

说明书

一种基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机及制备方法，所述纳米发电机包括一柔性基板，所述的柔性基板上自下而上依次制备有：1）银纳米线导电薄膜层，并构成由柔性基板/银纳米线导电层薄膜层复合的底电极；2）在所述柔性基板/银纳米线导电层薄膜层之上制备氧化锌薄膜层；3）在所述氧化锌薄膜层之上制备氧化锌纳米柱阵列，获得柔性的氧化锌纳米柱阵列；4）在所述氧化锌纳米柱阵列之上通过沉淀方法制备氧化亚铜薄膜层；5）在所述氧化亚铜薄膜层上制备空穴传输层/活性层保护层；6）在所述空穴传输层/活性层保护层上面制备金顶电极层；7）在底电极和金顶电极层两个金属电极之间用铜线连接。

技术领域

本发明涉及一种基于纳米结构电极的纳米发电机制备方法，具体涉及一种柔性衬底/银纳米线/氧化锌种子层/氧化锌纳米柱/P3HT/金电极结构的纳米发电机及制备方法，属于纳米发电机技术领域。

背景技术

作为二十一世纪的重要高新科技领域，纳米发电机正经历前所未有的高速发展期。目前的纳米发电机可以包括压电纳米发电机和摩擦纳米发电机。压电纳米发电机的基本原理是纳米线在外力拉伸或压缩是，纳米线中产生压电势能，相应的瞬变电流在两端流动以平衡费米能级，从而产生电能。

纳米发电机的底电极通常采用柔性基底通过溅射或真空沉积制备的ITO薄膜作为底电极，柔性ITO薄膜方法制备复杂，价格昂贵，且ITO薄膜的抗弯折性能不佳，通常弯折数百次后ITO薄膜电学性能显著下降。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种低成本，实用性强，易于大规模生产的基于纳米结构电极的纳米发电机及制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机，它包括一柔性基板，所述的柔性基板上自下而上依次制备有：

1）银纳米线导电薄膜层，并构成由柔性基板/银纳米线导电层薄膜层复合的底电极；

2）在所述柔性基板/银纳米线导电层薄膜层之上制备氧化锌薄膜层；

3）在所述氧化锌薄膜层之上制备氧化锌纳米柱阵列，获得柔性的氧化锌纳米柱阵列；

4）在所述氧化锌纳米柱阵列之上通过沉淀方法制备氧化亚铜薄膜层；

5）在所述氧化亚铜薄膜层上制备空穴传输层/活性层保护层；

6）在所述空穴传输层/活性层保护层上面制备金顶电极层；

7）在底电极和金顶电极层两个金属电极之间用铜线连接，通过导电浆料将铜丝焊接，采用环氧树脂封装焊接处，封装后连接至载体，即完成基于纳米结构薄膜电极的纳米发电机。

作为优选：所述柔性基板采用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一种作为柔性衬底；

所述银纳米线的平均长度为3-200微米，银纳米线平均直径为20-200纳米，银纳米线薄膜平均厚度是200-2000nm，银纳米线薄膜的方块电阻为20-300Ω/Sq；

所述氧化锌薄膜厚度是15-300nm，上述银纳米线/氧化锌薄膜的方块电阻低于30欧姆Ω/Sq；

所述氧化锌纳米柱高度范围在500nm-6000nm，氧化锌纳米柱直径为50-200 nm，氧化锌纳米阵列间距为50-100nm；

所述氧化亚铜薄膜层或空穴传输层/活性层保护层的厚度是10-150nm；

所述金顶电极层厚度范围为30-100nm；

所述铜线采用导电浆料焊接至电极，导电浆料包括导电硅胶，导电碳胶，导电银浆，导电浆料焊接电极后可采用100-150℃加热10-30分钟固化焊接点。