本發明專利技術涉及選擇性結構化在柔性塑料底材結構上的包含CNT（碳納米管）的聚合物基質的方法。所述方法還包括合適的蝕刻組合物，其允許在大規模生產中進行該方法。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及選擇性結構化在柔性塑料底材結構(substructure)上的包含CNT (碳納米管)的聚合物基質的方法。所述方法還包括合適的蝕刻組合物，其允許在大規模生產中進行該方法。
技術介紹
太陽能市場受歡迎度已經持續增加并且創造高效率的太陽能電池的能力是迎合增長的世界能源需求的關鍵策略。現在的光伏體系主要基于使用晶體硅、薄膜和聚光器(concentrator)光伏技術。薄膜技術具有比晶體硅電池低的效率，但是容許直接施用到可以是塑料的表面。薄膜技術降低最終產品費用，因為它容許使用較少量的半導體材料，能夠通過連續工藝制造，并且產生在運輸期間較不易于損壞的產品。因此，可以在有機光伏器件(OPV)中找到硅太陽能電池的有前途的低成本替代物，如果與常規的器件相比可以提高它們的功率轉換效率(Landi，B. J. ; Raffaelle,R.P. ;Castro, S. L;Bailey, S. G.，(2005)ο 〃Single_wall carbon nanotube-polymer solarcells(單壁碳納米管-聚合物太陽能電池)〃。Progress in Photovoltaics:Research andApplications 13 (2) : 165-172),并且如果可以以低成本實現適中的能量轉換。有機(基于聚合物的)太陽能電池是柔性的，并且根據當前的發展狀態，它們的生產成本大約是硅電池價格的三分之一。它們是可任意使用的并且能夠在分子水平上進行設計。當前的研究集中于提高效率和發展高質量的防護涂層以最小化環境影響。此類有機光伏器件(OPV)可以從有機半導體的薄膜制造，如聚合物和小分子化合物，并且典型地大概IOOnm厚。由于基于聚合物的OPV可以使用涂覆工藝如旋涂或者噴墨式印刷生產，因此它們是用于經濟地覆蓋大面積以及柔性塑料表面的有吸引力的選擇。這意味著基于共軛聚合物的OPV可以通過高尺度的(highly scaleable)、高速的允許快速大量生產的涂覆和印刷方法來制造。低成本和易于制造使得OPV很有吸引力，即使它們的效率比現有技術的效率更低。隨后從工業到學術界有大量的研究致力于發展新的0PV。目前，納米技術能夠使有機光伏器件(OPV)的生產克服與傳統的硅基光伏器件相關的缺點。有機光伏器件由從太陽光譜中吸收光子的半導體有機材料(聚合物或者低聚物)層組成。在OPV中，太陽輻射促使光活化層中的光活性半導體有機材料到激發態。該激發態被稱為激子，并且是松散束縛電子-空穴對。這通過發現從共軛聚合物(作為給體)的激發態到富勒烯(作為受體)的光誘導的電子轉移而成為可能。與之前已知的電子受體相比，富勒烯提供更高的電子分離和收集效率。早期已經報道過基于聚合物/富勒烯C6tl平面異質結的光伏電池。混合共軛的聚合物和Cm (或它的官能化衍生物)由于給體-受體(D-A)體異質結的形成而產生適中的電荷分離和收集效率。關于這點，碳納米管(CNT)以它們的納米尺寸的柱狀結構也已經吸引了很大的關注。碳納米管(CNT)層顯得非常有前景并且CNT在OPV中的應用非常令人感興趣。根據變化的手征性(碳蜂窩相對于其軸的排列)，CNT可以是半導體的或者金屬的，具有接近彈道(ballistic)的傳導。CNT，尤其是單壁碳納米管(SWCNT)，已知作為優異的電子傳輸體。事實上，SWCNT已經用作電極并與共軛聚合物共混以在活性層中形成體異質結。Kymakis等首先報道了基于SWCNT和共軛的聚合物聚(3-辛基噻吩)(P30T)的共混物白勺光伏器件。向 P30T 基質中加入 SWCNT 將光電流提高了超過兩個數量級。在另一項工作中，Pradhan等向聚(3-己基-噻吩)聚合物(P3HT)中混入官能化的多壁碳納米管(MWCNT)以提供額外的解離位點并幫助在P3HT-MWCNT/C6(i雙層器件中的電荷傳輸。 然而，分布在聚合物基質內部的納米管在分離的光生載體方面不如具有較大的表面與容積之比的球形C6tl分子有效，并且難于將CNT分散在光活化基質中。CNT層在可見光譜和IR光譜中具有透明度，并且由于它們的電性質，CNT涂層和電路成為傳統的導電材料的最新替代物之一 。碳納米管是碳的同素異形體，在單壁碳納米管和多壁碳納米管種類(veriety)中都有發現。已知碳納米管顯示卓越的強度、導熱性和電性質。已知的CNT網絡是P-型導體，而傳統的透明導體僅為η-型。ρ_型透明導體的可利用性能夠帶來簡化制造和改進效率的新的電池設計與只能在真空中被濺射到表面上的ITO相比，它們比ITO更容易并更便宜地沉積到玻璃和塑料表面上，因為它們能夠形成溶液。這就是在光伏器件中期望應用CNT層和期望替換ITO層的原因。CNT與電子給體的結合表示采集太陽能并將其轉化為電能的重要概念。同C6tl—樣，CNT已經被引入相同的共軛聚合物中以生產有機光伏器件。最重要的是，基于CNT的異質結特別令人感興趣，因為它們獨特的幾何結構以及優異的電子、熱和機械性能。由光子激發的自由電子/空穴對可以被外部施加的電壓，被在肖特基勢魚、在p-n結(junction)或者在缺陷處的內場所分離。可以產生光電流或者光電壓。在CNT結中的光電流顯示帶間躍遷和光子-輔助的隧道，在紅外、可見光和紫外光中具有多重尖峰。除了單個CNT之外，CNT大集束(macro-bundles)和膜也產生光電流。由CNT制造的窗/背電極(windows/back electrode)是在太陽能電池中的又一個重要的應用。包含體金屬CNT的薄的透明層已經被提議用于提供側部(面內)導電性，用于收集來自薄膜太陽能電池正面的電流。目前加強了包含CNT的OVP的進一步發展以使它們為市場做好準備。JP 2005327965(A)公開了使用碳納米管、尤其是多層碳納米管的光伏器件，其中碳納米管分散于層合在導電性物質上的介質中。所述導電性物質可以是鋁或者銅箔。將包含CNT的層的表面與集電極(Co 11 ector )或者電極接觸。將可以由硅酮橡膠或者塑料組成的透明防護層進一步層合在包含碳納米管的層上或者層合在由將碳納米管分散在介質中得到的導體上。已知不同的形成包含碳納米管的層的方法。例如在無負載催化劑的存在下將CNT從氣態碳的給料沉積(參見US 6，221，330)或者通過固體碳的電弧加熱產生碳蒸氣并使碳蒸氣與鈷催化劑接觸(US5，424，054)。US 2002/0025374A1公開了在基底上的選擇性生長方法以形成圖案化的碳納米管。在> 500°C的高溫下所述碳納米管直接在表面上生長。這將該技術局限于能經受住高溫的基底。在US 6835591中公開了導電性制品，其包括納米管片段的聚集物，其中所述納米管片段與其它納米管片段接觸以沿著所述制品限定多個導電通路。如此形成的制品可以安 置在基底上，并且可以在制品本身的內部形成納米管的電網。導電性制品可以通過在所述基底上形成納米管織物并在織物內部限定出圖案而在基底上制備，其中所述圖案對應于所述導電性制品。可以通過將懸浮的納米管的溶液沉積在基底上而形成納米管織物。可以將沉積的溶液旋轉以產生溶液的旋涂層。可以通過將基底浸在溶液中來沉積溶液。納米管織物是通過將具有納米管的氣溶膠噴在基底本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：W·斯托庫姆，A·梅熱爾，I·科勒，
申請(專利權)人：默克專利股份有限公司，
類型：
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。