CN104167491A - 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法 - Google Patents

一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104167491A
CN104167491A CN201410312869.XA CN201410312869A CN104167491A CN 104167491 A CN104167491 A CN 104167491A CN 201410312869 A CN201410312869 A CN 201410312869A CN 104167491 A CN104167491 A CN 104167491A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal oxide
soluble film
preparation
water
oxide water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410312869.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104167491B (zh
Inventor
廖良生
王照奎
许美凤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN201410312869.XA priority Critical patent/CN104167491B/zh
Publication of CN104167491A publication Critical patent/CN104167491A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104167491B publication Critical patent/CN104167491B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将粉末状金属氧化物溶解在去离子水中得到混合溶液；（2）将上述混合溶液旋涂在基片表面上，退火得到金属氧化物水溶性薄膜；其中步骤（1）中所述金属氧化物选自MoO3、V2O5、GeO2、SrO2、CrO3中的一种，其优点在于，不仅制备方法简单，成本低廉，对环境友好且对于含该金属氧化物水溶性薄膜的器件与传统的器件相比，性能相当或更好，其稳定性也更好，从而克服了现有技术中溶解度较低影响其成为空穴注入层或其他的作用层的技术偏见，即溶解度较低并不影响它们成为空穴注入层或其他的作用层。

Description

一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜的制备方法，尤其是涉及一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法。
背景技术
自从Tokito等人首次提出在有机发光二极管中MoO 3 可以有效地提高空穴的注入，过渡金属氧化物像MoO 3 ，V 2 O 5 ，WO 3 ，NiO被广泛应用于有机电子器件中。这些过渡金属氧化物一般采用蒸镀的方法成膜。蒸镀这些过渡金属氧化物需要高真空及较好的蒸镀设备，需要的时间较长。
在有机发光二极管中，为了节约成本，生产大面积发光面板，旋涂，喷涂，喷墨打印等已经成为新的研究趋势。在有机太阳能电池中，目前最常用的阳极界面层是PEDOT:PSS，因为PEDOT:PSS的酸性（PH~1）及亲水性且易被光氧化,器件的稳定性受到很大的挑战。所以我们急需一种材料能取代PEDOT:PSS或一种方法来代替蒸镀来降低制备成本，提高器件的稳定性。
鉴于商业化的趋势，不少人采用旋涂的方法制备过渡金属氧化物的薄膜。例如：把NiO的前躯体六水和硝酸镍溶于2-甲氧基乙醇中，溶液搅拌24小时，最后沉淀24小时。制备的溶液旋涂在ITO上，然后500℃退火。这种方法不仅耗费的时间较长，退火温度高；而且用的是有机溶剂2-甲氧基乙醇，对环境很不友好。
另外一种制备WO 3 薄膜的方法，把WO 3 的前驱体乙醇钨溶于乙醇溶液中，旋涂后WO 3 薄膜在空气中放置一个晚上以完成水解和聚缩合反应。用这种方法制备的WO 3 薄膜，器件性能明显比PEDOT:PSS要差。虽然提高了器件的稳定性，但是却降低了器件的效率。
目前，人们这方面的研究只是集中过渡金属氧化物溶液的制备，其他非过渡金属氧化物溶液很少有人去涉足，现在资源匮乏的年代有必要提出多种材料去实现选择多样性。
发明内容
本发明目的是：提供一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，不仅制备方法简单，成本低廉，对环境友好且对于含该金属氧化物水溶性薄膜的器件与传统的器件相比，性能相当或更好，其稳定性也更好，从而克服了现有技术中溶解度较低影响其成为空穴注入层或其他的作用层的技术偏见，即溶解度较低并不影响它们成为空穴注入层或其他的作用层。
本发明的技术方案是：一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将粉末状金属氧化物溶解在去离子水中得到混合溶液；（2）将上述混合溶液旋涂在基片表面上，退火得到金属氧化物水溶性薄膜；
其中步骤（1）中所述金属氧化物选自MoO 3 、V 2 O 5 、GeO 2 、SrO 2 、CrO 3 中的一种。
优选地，所述金属氧化物为MoO 3 ，其浓度为0.03wt%~1.2wt%。
优选地，所述金属氧化物为V 2 O 5 ，其浓度为0.1wt%~0.2wt%。
优选地，所述金属氧化物为六方晶型GeO 2 ，其浓度为0.2wt%~0.5wt%。
优选地，所述金属氧化物为SrO 2 ，其浓度为0.05wt%~0.2wt%。
优选地，所述金属氧化物为CrO 3 ，其浓度为0.5 wt%~1wt%。
优选地，步骤（1）中所述金属氧化物在25℃~60℃温度下搅拌溶解在去离子水中。
优选地，步骤（2）中退火温度为100~160℃，退火时间为8min~30min。
优选地，步骤（2）中旋涂转速为2000rpm~6000 rpm，旋涂时间为30s~60s。
本发明的优点是：
（1）本发明对于含该金属氧化物水溶性薄膜的器件与传统的器件相比，性能相当甚至更好，其稳定性也更好，从而克服了现有技术中溶解度较低影响其成为空穴注入层或其他的作用层的技术偏见，即溶解度较低并不影响它们成为空穴注入层或其他的作用层；
（2）通过本发明方法制备得到的金属氧化物水溶性薄膜，不但常温搅拌即可得到溶解度较低的金属氧化物去离子水溶液，制备方法简单；粉末状金属氧化物和作为溶剂的去离子水价格相对便宜，有利于商业化生产，成本低廉；
（3）本发明的制备过程中，无有机溶剂使用，有利于环境保护，对环境友好；
（4）本发明不再局限于过渡金属氧化物，其他金属氧化物也可以用去离子水溶解，材料的选择性多。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1：不同浓度MoO 3 水溶性薄膜和蒸镀的MoO 3 表面平整度的原子力显微镜对比示意图；
图2：基于PEDOT:PSS及不同溶度的MoO 3 水溶性薄膜器件性能的对比图；
图3：基于PEDOT:PSS及浓度为0.08 wt%的MoO 3 水溶性薄膜器件寿命的对比图；
图4：基于不同溶度不同金属氧化物制备器件的性能对比图。
具体实施方式
实施例一：用MoO 3 制备有机太阳能电池：
用MoO 3 制备太阳能电池的结构为：ITO/sMoO 3 /P3HT:ICBA/LiF/Al。
在ITO基片表面制备MoO 3 水溶性薄膜的方法如下：
（1）在25℃~60℃温度下（溶解度越大所需的温度越高），将粉末状MoO 3 搅拌溶解在去离子水中，并依次制备浓度分别为0.03wt%、0.05wt% 、0.08wt%、0.1wt%、0.2wt%的MoO 3 去离子水溶液。
（2）将上述不同浓度的MoO 3 去离子水溶液分别旋涂在ITO基片表面上，退火得到MoO 3 金属氧化物水溶性薄膜，退火温度为100℃，退火时间为10min，旋涂转速为3000 rpm，旋涂时间为40 s。
从图1中可以看出，图a是蒸镀的3 nm MoO 3 表面平整度，图b、c、d、e、f分别是浓度为0.03wt%、0.05wt% 、0.08wt%、0.1wt%、0.2wt% MoO 3 水溶性薄膜表面平整度，水溶性的MoO 3 的平整度可以和蒸镀的3 nm MoO 3 的表面平整度相当或更好，相对于蒸镀来说，旋涂金属氧化物去离子水溶液不仅方法简单，而且节约材料，浓度较低就能获得好的器件性能。
从图2中可以看出，上述不同溶度的MoO 3 水溶性薄膜制备出的太阳能电池效率和基于PEDOT:PSS的太阳能电池效率差不多。
如图3所示，在空气中52 mW/cm 2 的光照下，500分钟后，基于PEDOT:PSS的太阳能电池效率几乎为0%，用浓度为0.08 wt%的MoO 3 水溶性薄膜制备出的太阳能电池的效率只下降到40%左右，用MoO 3 水溶性薄膜制备的太阳能电池对比于PEDOT:PSS稳定性更好，器件的效率相当。
实施例二：用GeO 2 制备有机太阳能电池：
用GeO 2 制备太阳能电池的结构为：ITO/s GeO 2 /P3HT:ICBA/LiF/Al。
在ITO基片表面制备GeO 2 水溶性薄膜的方法如下：
（1）在25℃温度下，将粉末状六方晶型GeO 2 搅拌溶解在去离子水中，制备浓度为0.3wt%的六方晶型GeO 2 去离子水溶液。
（2）将上述六方晶型GeO 2 去离子水溶液旋涂在ITO基片表面上，退火得到GeO 2 金属氧化物水溶性薄膜，退火温度为100℃，退火时间为10min, 旋涂转速为3000 rpm，旋涂时间为40 s。
如图4所示，GeO 2 水溶性薄膜的器件性能比PEDOT:PSS好，且寿命更长，价格也很便宜。
实施例三：用V 2 O 5 制备有机太阳能电池：
用V 2 O 5 制备太阳能电池的结构为：ITO/s V 2 O 5 /P3HT:ICBA/LiF/Al。
在ITO基片表面制备V 2 O 5 水溶性薄膜的方法如下：
（1）在50℃温度下，将粉末状V 2 O 5 搅拌溶解在去离子水中，制备浓度为0.2wt%的V 2 O 5 去离子水溶液。
（2）将上述V 2 O 5 去离子水溶液旋涂在ITO基片表面上，退火得到V 2 O 5 金属氧化物水溶性薄膜，退火温度为100℃，退火时间为10min, 旋涂转速为3000 rpm，旋涂时间为40 s。
如图4所示，V 2 O 5 水溶性薄膜的器件性能比PEDOT:PSS好，寿命更长，价格也很便宜。
实施例四：用SrO 2 制备有机太阳能电池：
用SrO 2 制备太阳能电池的结构为：ITO/s SrO 2 /P3HT:ICBA/LiF/Al。
在ITO基片表面制备SrO 2 水溶性薄膜的方法如下：
（1）在50℃温度下，将粉末状SrO 2 搅拌溶解在去离子水中，制备浓度为0.1wt%的SrO 2 去离子水溶液。
（2）将上述SrO 2 去离子水溶液旋涂在ITO基片表面上，退火得到SrO 2 金属氧化物水溶性薄膜，退火温度为100℃，退火时间为10min, 旋涂转速为3000 rpm，旋涂时间为40 s。
如图4所示，SrO 2 水溶性薄膜的器件性能没有PEDOT:PSS好，但是寿命更长，价格也很便宜。
实施例五：用CrO 3 制备有机太阳能电池：
用CrO 3 制备太阳能电池的结构为：ITO/s CrO 3 /P3HT:ICBA/LiF/Al。
在ITO基片表面制备CrO 3 水溶性薄膜的方法如下：
（1）在25℃温度下，将粉末状CrO 3 搅拌溶解在去离子水中，制备浓度为0.6wt%（此浓度为CrO 3 的浓度）的铬酸去离子水溶液。
（2）将上述铬酸去离子水溶液旋涂在ITO基片表面上，退火得到CrO 3 金属氧化物水溶性薄膜，退火温度为100℃，退火时间为10min, 旋涂转速为3000 rpm，旋涂时间为40 s。
如图4所示，CrO 3 水溶性薄膜的器件性能没有PEDOT:PSS好，但是寿命更长，价格也很便宜。
当然上述实施例只是为说明本发明的技术构思及特点所作的例举而非穷举，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将粉末状金属氧化物溶解在去离子水中得到混合溶液；（2）将上述混合溶液旋涂在基片表面上，退火得到金属氧化物水溶性薄膜；
其中步骤（1）中所述金属氧化物选自MoO3、V2O5、GeO2、SrO2、CrO3中的一种。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为MoO3，其浓度为0.03wt%~1.2wt%。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为V2O5，其浓度为0.1wt%~0.2wt%。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为六方晶型GeO2，其浓度为0.2wt%~0.5wt%。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为SrO2，其浓度为0.05wt%~0.2wt%。
6.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为CrO3，其浓度为0.5 wt%~1wt%。
7.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述金属氧化物在25℃~60℃温度下搅拌溶解在去离子水中。
8.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中退火温度为100~160℃，退火时间为8min~30min。
9.根据权利要求1所述的金属氧化物水溶性薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中旋涂转速为2000rpm~6000 rpm，旋涂时间为30s~60s。
CN201410312869.XA 2014-07-02 2014-07-02 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法 Active CN104167491B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410312869.XA CN104167491B (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410312869.XA CN104167491B (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104167491A true CN104167491A (zh) 2014-11-26
CN104167491B CN104167491B (zh) 2017-10-17

Family

ID=51911227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410312869.XA Active CN104167491B (zh) 2014-07-02 2014-07-02 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104167491B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621487A (zh) * 2016-03-03 2016-06-01 广东工业大学 一种三氧化钼薄膜的制备方法及制备的光电器件
CN107863444A (zh) * 2017-10-23 2018-03-30 苏州协鑫纳米科技有限公司 空穴传输层及其制备方法、钙钛矿电池
CN110224072A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光器件及其制备方法、显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050093439A1 (en) * 2003-09-30 2005-05-05 Gaku Harada Organic electroluminescent device and fabrication method thereof
CN101197424A (zh) * 2006-12-04 2008-06-11 旭化成株式会社 电子器件的制造方法及适合于该制造方法的涂布液
CN102064281A (zh) * 2010-11-03 2011-05-18 天津理工大学 一种以乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法
CN103238228A (zh) * 2010-12-06 2013-08-07 剑桥显示技术有限公司 空穴注入层

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050093439A1 (en) * 2003-09-30 2005-05-05 Gaku Harada Organic electroluminescent device and fabrication method thereof
CN101197424A (zh) * 2006-12-04 2008-06-11 旭化成株式会社 电子器件的制造方法及适合于该制造方法的涂布液
CN102064281A (zh) * 2010-11-03 2011-05-18 天津理工大学 一种以乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法
CN103238228A (zh) * 2010-12-06 2013-08-07 剑桥显示技术有限公司 空穴注入层

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621487A (zh) * 2016-03-03 2016-06-01 广东工业大学 一种三氧化钼薄膜的制备方法及制备的光电器件
CN107863444A (zh) * 2017-10-23 2018-03-30 苏州协鑫纳米科技有限公司 空穴传输层及其制备方法、钙钛矿电池
CN110224072A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光器件及其制备方法、显示装置
CN110224072B (zh) * 2018-03-02 2021-09-14 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光器件及其制备方法、显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104167491B (zh) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160005986A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
CN103956431A (zh) 一种溶液加工的有机-无机平面异质结太阳电池及其制备
US11502268B2 (en) Electron transport layer including stacked electron transport film, and method of manufacturing the same, light-emitting device and display apparatus
CN107452884A (zh) 全溶液加工的磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管及其制备方法
CN104051625A (zh) 一种基于AZO/ZnO阴极的聚合物太阳能电池及其制备方法
CN106098944B (zh) 一种基于纳米洋葱碳复合阳极缓冲层的太阳能电池
CN103972416A (zh) 基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法
CN109802041A (zh) 一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池及制备方法
CN104733614B (zh) 基于双层混合活性层的有机薄膜太阳能电池及其制备方法
CN104167491A (zh) 一种金属氧化物水溶性薄膜的制备方法
CN104823295A (zh) 溶液处理的过渡金属氧化物
CN106206953B (zh) 一种醇溶性氧化钼界面层材料合成方法及应用
CN103746077A (zh) 一种有机无机复合的太阳能电池及其制备方法
CN102881841B (zh) 以铜/石墨烯复合电极为阳极的半导体光电器件
CN104617220A (zh) 基于石墨烯ZnO阴极的平面钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN105470399A (zh) 基于无掺杂有机空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN105489781B (zh) 发光器件及其制造方法和显示装置
CN105405978A (zh) 一种阴极修饰型平面钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN204088384U (zh) 一种基于柔性基板的倒置oled器件结构
CN107565028B (zh) 一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其制备方法
CN103928615B (zh) 一种自组装型聚合物太阳电池阴极修饰材料及其修饰方法
CN103145956B (zh) 一种侧链含氟聚噻吩及用于提高反向有机太阳能电池电极功函的方法
CN103346264B (zh) 一种纳米氧化锌薄膜的制备方法以及一种有机太阳能电池的制备方法
CN107039588A (zh) 氧化石墨烯/石墨烯叠层透明导电薄膜及其制备和应用
CN105261704A (zh) 碳骨架包覆的高稳定性有机薄膜太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant