[发明专利]柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池

说明书

本发明公开了柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池，是一种能够在低温下完成、制备简易、成本较低以及效率较高的柔性有机太阳能电池，其中，柔性透明电极选择嵌有银纳米线的塑料基底制备，能够得到电学性能更好、附着力更强、机械性能更好的柔性透明电极。相较于常规塑料基底，嵌有银纳米线的基底制备的柔性透明电极有更低的面电阻和更高的电导率。并且，在微观结构上，嵌有银纳米线的柔性基底中的银纳米线能诱导上层旋涂银纳米线分布更均匀，且能与上层旋涂的银纳米线形成结点，增强上层电极与基底之间的附着力，这也为电极良好的机械性能提供了保障。

技术领域

本发明涉及一种柔性透明电极，具体涉及一种柔性有机太阳能电池中的新型柔性透明电极及其制备方法，尤其涉及基于嵌有银纳米线的PET塑料基底制备新型柔性透明电极的方法及制备的柔性有机太阳能电池。

背景技术

柔性电子器件，特别是基于有机材料的光电器件，是未来柔性电子器件发展的一大趋势，具有巨大的应用前景。但是想要获得高性能的柔性透明电极是实现高效柔性有机光电器件的前提，也是目前该领域的核心难题，关于如何获得同时具有高导电、高透光、低表面粗糙度以及制备方法简单、绿色的柔性透明电极，依然是巨大的挑战。由于缺乏高性能的柔性透明电极，目前柔性有机光电器件的性能仍大幅度落后于相应的刚性器件，柔性透明电极通常采用干法(如蒸镀)或溶液处理工艺制备。相比于干法制备，溶液处理方法制备具有成本低、可大规模印刷制备等优点，发展潜力巨大。柔性透明电极的电学性能及机械性能对于太阳能电池的光电转换效率起着至关重要的作用，目前制备柔性透明电极的主要应用PET塑料基底，所制备的柔性透明电极对基底附着力不高，且电学性能较差；而现有使用的提升柔性透明电极电学性能和附着力的方法一般都需要较高的工艺和/或较大的能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型柔性透明电极制备方法，优选利用嵌有银纳米线的PET塑料基底制备新型柔性透明电极有效提高电极电学性能及机械性能，所制备的柔性有机太阳能电池的光电转化效率提高，整个电极制备过程不需要高温煅烧，重复性高，操作方便。

本发明采用如下技术方案：

一种柔性透明电极，其制备方法包括以下步骤，将金属纳米线旋涂在透明塑料上，再涂固化胶，得到柔性透明基底；在柔性透明基底上制备导电层，得到柔性透明电极。

一种柔性太阳能电池，包括柔性透明电极、活性层、空穴传输层、顶电极；或者包括柔性透明电极、活性层、电子传输层、顶电极；将金属纳米线旋涂在透明塑料上，再涂固化胶，得到柔性透明基底；在柔性透明基底上制备导电层，得到柔性透明电极。

本发明公开了上述柔性透明电极在制备柔性器件，比如柔性太阳能电池、柔性传感器中的应用，比如在制备上述柔性太阳能电池中的应用时，本发明柔性透明电极为柔性太阳能电池电极，与顶电极配合使用。

本发明采用新的柔性透明电极，具有较低的面电阻（18 Ω/sq）与高透光率（84%），且具有极好的机械性能，制备成完整柔性有机太阳能电池器件以后表现出极高的光电转化效率，可以达到刚性器件的性能水平；活性层、空穴传输层或者电子传输层、顶电极的制备为现有技术。

本发明中，优选透明塑料包括PET、PEN等可用于柔性太阳能电池的基底材料；金属纳米线为银纳米线、金纳米线等，优选的，银纳米线的长径比为60～70﹕1；固化胶为光固化胶，优选紫外光固化胶；导电层为金属纳米线、导电聚合物、金属氧化物中的一种或几种组成的导电层，优选导电层为金属纳米线与金属氧化物组成的复合导电层，金属氧化物优选掺杂金属氧化物，比如铝掺杂金属氧化物，金属纳米线优选银纳米线。

本发明将金属纳米线溶液旋涂在透明塑料上，再刮涂固化胶，得到柔性透明基底，比如为嵌有银纳米线（Em-Ag）的PET塑料基底，作为柔性有机太阳能电池的基底，具有优异的、基本与PET一致的透光率，在其上再制备导电层形成电极，用于制备柔性透明太阳能电池具有优异的性能。