凹版印刷银纳米线-金属氧化物复合薄膜及其制法与应用

本发明涉及一种氧化锌复合薄膜，具体涉及一种基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜及其制备方法，以及在柔性有机太阳能电池中的应用，属于有机太阳能电池。

背景技术：

1、柔性有机太阳能电池是太阳能电池发展的一个重要方向，存在巨大的应用潜能。卷对卷印刷、涂布是大面积、低成本制备柔性有机太阳能电池的方法。与卷对卷印刷、涂布兼容的技术包括刮刀涂布、狭缝涂布、喷墨印刷、喷涂、凹版印刷等。其中凹版印刷具有可图案化、加工速度快、边缘可控性好、加工成本低等优点，在柔性有机太阳能电池的图案化和低成本加工中具有重要的应用前景。但是相比于旋涂或者涂布的加工方法，凹版印刷对油墨的流变性能要求更高，相应的墨水需要具备合适的粘度、表面张力和挥发速度。调控墨水的流变性能通常是通过改变墨水的溶剂和加入聚合物添加剂的方法来实现。但是对于有机太阳能电池而言，墨水通常对溶剂和添加剂非常敏感，些微的变化都会造成薄膜光电性能的严重下降。

2、所以，在不影响材料光电性能的前提下，同时获得适合流变性能的墨水，是凹版印刷法制备高性能有机太阳能电池的关键挑战。

3、目前，已有文献已经报道了采用凹版印刷的方法在pet/ito上制备氧化锌(zno)界面层，然后制备有机太阳能电池[energy technol.2000,00,1-8]。但是还没有文献报道在银线电极上凹印zno界面层并制备有机太阳能电池。银线电极相对于pet/ito电极光电性能和弯折性能明显更优，但是银线电极粗糙度较大，而且是一种不均质的网络结构，对墨水的流变性能要求更高，普通的zno墨水在上面的凹印质量较差。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜及其制备方法，克服现有技术的不足。

2、本发明的另一目的还在于提供所述基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜的用途，特别是于制备柔性有机太阳能电池中的应用。

3、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

4、本发明实施例提供了一种基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜的制备方法，其包括：

5、提供金属氧化物墨水，其包括：至少一种金属氧化物、至少一种高分子添加剂，以及至少一种作为溶剂的有机醇，所述高分子添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的任意一种或两种以上的组合；

6、通过凹版印刷的方法将所述金属氧化物墨水印刷至柔性银纳米线透明导电薄膜的表面，形成金属氧化物薄膜，之后经过后处理获得基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜。

7、本发明实施例还提供了由前述方法制得的基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜，其中包含的金属氧化物薄膜的厚度为20～150nm。

8、本发明实施例还提供了所述基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜于制备柔性有机太阳能电池中的应用。

9、本发明实施例还提供了一种柔性有机太阳能电池，其依次包括：柔性电极、电子传输层、活性层、空穴传输层和顶电极，其中，所述柔性电极和电子传输层采用前述的基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜。

10、较之现有技术，本发明通过凹版印刷的方法在银纳米线电极上制备了大面积均匀、致密、光电性能优异、粗糙度较低且厚度可调的金属氧化物复合薄膜，制得了一种基于凹版印刷的银线和金属氧化物的复合薄膜；其中，高分子添加材料在薄膜体相中没有聚集，分布非常均匀。和现有采用旋涂法制备金属氧化物薄膜相比，本发明制备的金属氧化物复合薄膜具有可以直接图案化和大批量制备等优势，可用于制备高效率的柔性太阳能电池器件。

技术特征：

1.一种基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属氧化物墨水中金属氧化物的浓度为5～100mg/ml，优选为10～50mg/ml；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属氧化物墨水中高分子添加剂的浓度为0.1～2mg/ml；和/或，所述高分子添加剂的重均分子量为10000～2000000；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属氧化物墨水的粘度为1～1000mpa.s，表面张力为20～50mn/m。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹版印刷的具体工艺包括：凹版印刷辊的加网线数为10～300线/厘米，优选为30～160线/厘米，网穴深度为5～100μm，优选为20～90μm，网墙宽度与网穴宽度的比值大于或等于1：7且小于1:4，优选为1：5～1:6，印版辊的加网角度为30°～60°，优选为35°～55°；和/或，所述凹版印刷采用的印刷设备的印版辊的网点形状包括菱形、四边形、六边形或tb网点；和/或，所述凹版印刷的印刷速度为5～400m/min，刮刀压力为0.1～0.5mpa，压印辊压力为0.1～0.5mpa。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在进行所述凹版印刷的步骤之前，先采用表面处理装置对所述柔性银纳米线透明导电薄膜进行表面处理；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述柔性银纳米线透明导电薄膜的方阻为5～150ω/□，透过率为85％～99.5％，粗糙度为5～30nm；

8.由权利要求1-7中任一项所述制备方法制得的基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜，其中包含的金属氧化物薄膜的厚度为20～150nm，优选为40～100nm。

9.权利要求8所述的基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜于制备柔性有机太阳能电池中的应用。

10.一种柔性有机太阳能电池，其特征在于，依次包括：柔性电极、电子传输层、活性层、空穴传输层和顶电极，其中，所述柔性电极和电子传输层采用权利要求8所述的基于凹版印刷的银纳米线-金属氧化物复合薄膜；

技术总结本发明公开了一种凹版印刷银纳米线‑金属氧化物复合薄膜及其制法与应用。所述制法包括：提供金属氧化物墨水，其包括：至少一种金属氧化物、至少一种高分子添加剂，以及至少一种作为溶剂的有机醇，所述高分子添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇等；通过凹版印刷的方法将所述金属氧化物墨水印刷至柔性银纳米线透明导电薄膜的表面，再后处理获得基于凹版印刷的银纳米线‑金属氧化物复合薄膜。本发明通过凹版印刷的方法在银纳米线电极上制备了大面积均匀、致密、光电性能优异、粗糙度较低且厚度可调的金属氧化物复合薄膜，其具有可以直接图案化和大批量制备等优势，可用于制备高效率的柔性太阳能电池器件。技术研发人员：王振国,郭经波,骆群,林剑,马昌期受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29