[发明专利]一种柔性光电转换装置及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种制备柔性光电转换装置的方法及按照此方法制备的柔性光电转换装置。本发明的柔性光电转换装置重量轻、可弯曲、可广泛应用于曲面环境。而且，本发明中光电转换装置的各功能层都可在低温环境中制备，无需高温加热，对柔性衬底无损伤，有利于简化工艺流程、降低成本、提高电池效率；此外，石墨烯/ITO薄膜作为复合透明光电极，电阻小、透光性好、具有良好的柔性，并具有很好的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种柔性光电转换装置(例如，太阳能电池)及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对于能源的需求量越来越大，而不可再生能源的日益枯竭，难以满足社会发展的需求，化石能源在使用过程中对环境的污染也逐渐成为人类社会面临的一个严峻问题，因此人们对清洁可再生能源的需求与日俱增。光伏作为新能源开发的对象，因其安全、清洁等特点，太阳能产业的发展越来越受到重视。

尤其是随着近年来人们对于空间探测的需求，飞行器的应用越来越广泛，而轻便、高效的太阳能电池成为飞行器的理想能源。由于飞行器的外表通常为曲面结构，因此柔性太阳能电池的研发成为热点。

传统的硅基太阳能电池成本过高，染料敏化电池制备方法困难，有机太阳能电池稳定性极差，近年来，以钙钛矿太阳能电池为代表的新一代太阳能电池由于其所拥有的成本低廉、制备步骤简单、转换效率高、原材料来源广泛、可制备成柔性电池等一系列优点，受到广泛关注。

自2009年第一次报道钙钛矿太阳能电池以来，经过近几年的发展，其效率已由最初的3.8％提升到了突破22％，随着研究的不断深入，电池的效率有望超过目前技术发展成熟的硅电池。但是钙钛矿电池通常以硬质玻璃为衬底，制备的电池重量重，且不可弯曲。柔性钙钛矿太阳能电池的制备受到柔性透明衬底的限制，制备过程中的温度不能超过150℃，因此需要进行高温退火的多孔结构并不适合制备柔性钙钛矿太阳能电池。所以柔性钙钛矿太阳能电池只能采用平面异质结结构。

发明内容

本发明的目的之一是提供重量轻、可弯曲、低温制备、对柔性衬底无损伤、制备工艺简单、且透光率和导电性好的柔性光电转换装置。

本发明的一些实施例中，一种制备柔性光电转换装置的方法可以包括：

依次用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗柔性透明衬底15分钟，然后使所述柔性透明衬底干燥；

在表面长有石墨烯薄膜的铜箔上旋涂6％的PMMA溶液，形成PMMA/石墨烯/铜箔结构；

将所述PMMA/石墨烯/铜箔结构置于刻蚀液中30分钟，刻蚀去除铜箔，获得PMMA/石墨烯结构；

用所述柔性透明衬底将所述PMMA/石墨烯结构转移至去离子水中进行清洗，形成PMMA/石墨烯/柔性透明衬底结构；

将清洗后的所述PMMA/石墨烯/柔性透明衬底结构竖向放置12至24小时后在60摄氏度下加热20分钟；

所述PMMA/石墨烯/柔性透明衬底结构冷却后，置于丙酮溶液中浸泡，去除PMMA，获得石墨烯/柔性透明衬底结构；

将所述石墨烯/柔性透明衬底结构置于溅射室内，以ITO陶瓷为靶材，靶距65mm，靶面直径为5cm，靶厚为6mm；

调节旋转速率为10r/min，当溅射真空室内的真空度达到1×10^-5Pa后，通入高纯的氩气作为溅射气体，预溅射5分钟后，在所述石墨烯/柔性透明衬底结构中的石墨烯层上溅射形成ITO薄膜；

在所述ITO薄膜上涂布浓度为0.075mol/L的氧化锡的异丙醇溶液，在加热台上100摄氏度下退火10分钟，150摄氏度下退火60分钟，从而在所述ITO薄膜上形成氧化锡薄膜；