[发明专利]利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法

说明书

本发明涉及无机介观结构制备领域，提供了一种利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法，包括：利用SnO₂纳米晶、造孔剂PVP和超纯水制备介孔前驱液并搅拌均匀；将设定量的介孔前驱液在基底上涂抹均匀；将涂抹均匀的基底进行25℃～200℃退火处理并持续第一设定时间得到SnO₂‑PVP薄膜；将得到的SnO₂‑PVP薄膜降至室温后浸泡于异丙醇中并洗涤第二设定时间以移除造孔剂；将洗涤后的薄膜进行干燥处理。本发明可解决传统介孔结构制备方法高温、高能耗、不能与柔性工艺兼容的问题，为低成本、大规模生产无机介孔薄膜提供了技术支持，进一步促进基于有机物或钙钛矿等材料的光电/光伏器件的发展。

技术领域

本发明涉及无机介观结构制备领域，具体为一种利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法。

背景技术

无机半导体薄膜在光电、光伏领域中占有重要地位。其中，介孔结构的半导体薄膜，在光电、光伏器件的应用中，具有以下优势：

1、与光吸收层接触面积大，提高光生载流子转移效率，从而提高器件性能。

2、为光吸收层提供骨架支撑作用，提高光吸收层薄膜质量和均匀性，防止薄膜出现孔隙而漏电。特别的，在有机光电/光伏器件和钙钛矿光电/光伏器件中，骨架支撑结构可有效解决光活性层过薄带来的孔洞和漏电问题，从而大大降低工艺难度，为基于有机或钙钛矿光活性层的光电器件的大规模生产提供有效的技术支持。

3、介孔结构还可为水氧敏感的光活性层提供水氧保护，提高器件寿命。

目前有机光电器件和钙钛矿光电器件的一大应用优势在柔性领域，柔性电子器件通常采用PET(涤纶树脂)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等有机聚合物材料，不耐高温，但常规介孔薄膜的制备方法需要高温制备，这会破坏其柔性基底。

传统介孔薄膜的制备过程是：将无机材料与造孔剂混合均匀后沉积薄膜，之后将薄膜中的造孔剂去除后，得到介孔薄膜。常用的造孔剂主要分为无机造孔剂和有机造孔剂；其中无机造孔剂主要包括高温可分解盐类如碳酸铵等铵盐以及煤粉、炭粉等可分解化合物；有机造孔剂主要由天然有机物和高分子聚合物等组成，如锯末、稻壳、淀粉、聚甲基丙烯酸酯、纤维素、甲基丙烯酸甲酯等。这些材料往往都需要高温烧结的手段来去除，功耗大，且与柔性工艺不兼容，严重限制了介孔结构在光电器件领域的发展和应用。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有制备工艺往往都需要高温烧结的手段来去除造孔剂，功耗大，且与柔性工艺不兼容的问题，本发明提供了一种利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法，所述方法包括：

S1：利用SnO₂纳米晶、造孔剂PVP和超纯水制备介孔前驱液并搅拌均匀；

S2：将设定量的介孔前驱液在基底上涂抹均匀；

S3：将涂抹均匀的基底进行25℃～200℃退火处理并持续第一设定时间得到SnO₂-PVP薄膜；

S4：将得到的SnO₂-PVP薄膜降至室温后浸泡于异丙醇中并洗涤第二设定时间以移除造孔剂；

S5：将洗涤后的薄膜进行干燥处理。

在上述利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法的优选技术方案中，在步骤S2中，将介孔溶液在基底上涂抹均匀的方式为旋涂、喷涂、打印或刮涂。

在上述利用聚合物造孔剂低温制备介孔薄膜的方法的优选技术方案中，在步骤S2中，采用旋涂方式在基底上涂抹介孔溶液，具体为：以第一转速旋涂第三设定时间立即再以第二转速旋涂第四设定时间，其中，第二转速大于第一转速，第四设定时间大于第三设定时间。