[发明专利]碳纳米管/氧化锌纳米棒复合柔性透明导电电极的制备与应用

摘要

本发明属于薄膜材料制备领域，具体为一种碳纳米管/氧化锌纳米棒复合柔性透明导电电极的制备方法与应用。采用溶剂热的方法，制备直径在5～10nm、长度在20～100nm左右的一维ZnO纳米棒材料，并将其溶解于正丁醇/氯仿/甲醇的混合溶剂中；将指定含量的碳纳米管混入上述溶剂中，室温超声成均一稳定溶液；采用射频磁控溅射方法，在ITO修饰的PET、PEN等柔性基底上室温沉积20～50nm厚度的ZnO薄膜；以一定的转速和时间将混有一维ZnO纳米棒/碳纳米管的溶液旋涂于上述覆盖有ZnO层的柔性基底上，以80～150℃条件下加热5～30min，制备性能优异的柔性透明导电电极。采用上述碳纳米管/氧化锌纳米棒复合透明导电电极作为钙钛矿太阳能电池的电子收集极，制备成钙钛矿光伏器件。

主权项

1.一种碳纳米管/氧化锌纳米棒复合柔性透明导电电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)碳纳米管/氧化锌纳米棒前驱体溶液的合成：在50～70℃条件下，将0.05～0.1mol的氢氧化钾(KOH)甲醇溶液在10～30min时间内，逐滴加入至0.02～0.05mol的乙酸锌(Zn(CH₃COO)₂)甲醇溶液中，加热搅拌2～8h后，停止加热，待溶液沉降后，去除上层清液，之后在60～80℃条件下旋转蒸发2～12h，待溶液浓缩至10～30mL后，向其中加入5～10mL正丁醇、5～10mL氯仿、5～50mg碳纳米管粉末，室温超声成稳定溶液；所述溶液中，一维氧化锌(ZnO)纳米棒的直径在5～10nm之间，长度在20～100nm之间；(2)磁控溅射修饰柔性基底：采用射频磁控溅射方法，在ITO修饰的柔性基底上室温沉积20～50nm厚度ZnO薄膜，溅射过程中，系统真空度为10^‑6Torr，工作时通入氩气，真空度为2～8mTorr，ZnO靶材与基底的距离为80～120mm，沉积时间为15～60min；(3)旋涂碳纳米管/氧化锌纳米棒溶液：取步骤(1)得到的碳纳米管/氧化锌纳米棒前驱体溶液0.1～1mL，滴于步骤(2)得到的基片上，静至2～20s，待溶液完全延展铺满基片后，启动旋涂机，以3000～6000rpm的转数旋涂20～60s；(4)薄膜加热烘烤过程：将步骤(3)得到的基片置于热板炉上，在80～150℃条件下烘烤5～30min后，取下基片，冷却至室温，得到基于碳纳米管/氧化锌纳米棒复合结构的柔性透明导电电极。