本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池，具體涉及一種分散均勻的氧化鎳薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、市售氧化鎳納米晶在水中分散性良好，常用于小面積旋涂，具有成本低、空穴傳輸性能好的優(yōu)勢(shì)，但其水溶液在短時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸團(tuán)聚，導(dǎo)致界面接觸不良，因此僅在小面積制備范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中采用聚合物作為氧化鎳溶液分散劑，但溶液中長(zhǎng)鏈配體會(huì)殘留在氧化鎳薄膜內(nèi)，阻礙了電荷的有效提取，最終導(dǎo)致太陽(yáng)能電池電流及效率的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種分散均勻的氧化鎳薄膜及其制備方法和應(yīng)用，采用水-醇混溶并加入離子型分散劑的方式得到分散性好且穩(wěn)定的氧化鎳分散液，利于在大尺寸范圍形成致密均勻且無(wú)針孔、高結(jié)晶度的氧化鎳薄膜。

2、本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

3、第一方面，提供一種分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，包括以下步驟：

4、將氧化鎳納米晶分散于水中，加入醇溶劑，經(jīng)超聲處理，得到第一分散液；

5、在第一分散液中加入離子型分散劑，超聲處理后過(guò)濾，得到第二分散液；

6、將第二分散液涂覆于導(dǎo)電基底上，經(jīng)吹干、退火和uv處理后，得到氧化鎳薄膜。

7、進(jìn)一步的，所述醇溶劑包括甲醇、乙醇、叔丁醇中的一種或多種。

8、進(jìn)一步的，所述第一分散液中水和醇溶劑的體積比為3:1~1:5。醇溶劑的加入量可以改善分散液與基底的浸潤(rùn)性，也能夠加快溶劑蒸發(fā)速度，通過(guò)調(diào)節(jié)醇溶劑的加入量可以控制氧化鎳分散液的濃度以獲得不同厚度的氧化鎳薄膜。

9、進(jìn)一步的，所述氧化鎳納米晶分散于水中后超聲處理5~10min，得到氧化鎳的水分散液。

10、更進(jìn)一步的，在氧化鎳的水分散液中加入醇溶劑后，超聲處理5~10min。

11、進(jìn)一步的，所述離子型分散劑為短鏈季銨鹽，包括十二烷基二甲基變基氯化銨、雙葵基二甲基氯化銨中的一種。

12、進(jìn)一步的，在所述第一分散液中加入的離子型分散劑的比例為2wt%~5wt%。

13、進(jìn)一步的，在第一分散液中加入離子型分散劑后，超聲處理25~35min。

14、進(jìn)一步的，所述過(guò)濾的方法包括：采用0.22μm的ptfe濾膜過(guò)濾。

15、進(jìn)一步的，所述第一分散液的涂覆方式包括旋涂、刮涂、狹縫涂布中的一種。

16、進(jìn)一步的，所述吹干采用旋干或氣槍吹干。

17、進(jìn)一步的，所述退火的溫度為120℃，退火時(shí)間為15min。退火處理能夠去除殘留的離子型分散劑，改善氧化鎳薄膜的性能。

18、進(jìn)一步的，所述uv處理的時(shí)間為5~15min，uv處理能夠降低串聯(lián)電阻，提高電荷的有效提取效率，有助于提高氧化鎳薄膜作為空穴傳輸層時(shí)的載流子傳輸能力。

19、進(jìn)一步的，導(dǎo)電基底采用剛性ito/fto或柔性ito/fto，將導(dǎo)電基底經(jīng)過(guò)剪裁、刻蝕和沖洗后，分別用去離子水、乙醇和異丙醇依次進(jìn)行超聲清洗15min，然后在100℃下烘干，在制備氧化鎳薄膜前紫外臭氧處理30min。

20、第二方面，提供一種分散均勻的氧化鎳薄膜，采用第一方面所述方法制備得到。

21、第三方面，提供一種第二方面所述分散均勻的氧化鎳薄膜在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明采用將氧化鎳納米晶進(jìn)行水-醇混溶，并加入離子型分散劑的方式制備氧化鎳薄膜，一方面，可以破壞水內(nèi)部的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，降低氧化鎳分散液的表面張力，從而改善分散液與基底的浸潤(rùn)性；另一方面，離子型分散劑可以吸附在氧化鎳納米顆粒表面，形成電荷層，改變粒子的表面能和位向，不僅抑制了氧化鎳納米顆粒在分散過(guò)程的二次團(tuán)聚，使分散液保持24h以上無(wú)團(tuán)聚，同時(shí)能夠形成微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定的氧化鎳分散液；因此，在制備氧化鎳薄膜時(shí)，氧化鎳納米晶在大面積涂布時(shí)能很好地粘附在導(dǎo)電基底的表面，利于在大尺寸范圍形成致密均勻且無(wú)針孔、高結(jié)晶度的氧化鎳薄膜，且采用本發(fā)明方法制備的氧化鎳薄膜作鈣鈦礦太陽(yáng)能電池空穴傳輸層時(shí)，能夠極大提高太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述醇溶劑包括甲醇、乙醇、叔丁醇中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述第一分散液中水和醇溶劑的體積比為3:1~1:5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述離子型分散劑為短鏈季銨鹽，包括十二烷基二甲基變基氯化銨、雙葵基二甲基氯化銨中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，在所述第一分散液中加入的離子型分散劑的比例為2wt%~5wt%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述過(guò)濾的方法包括：采用0.22μm的ptfe濾膜過(guò)濾。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述退火的溫度為120℃，退火時(shí)間為15min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散均勻的氧化鎳薄膜的制備方法，其特征在于，所述uv處理的時(shí)間為5~15min。

9.一種分散均勻的氧化鎳薄膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述方法制備得到。

10.一種權(quán)利要求9所述分散均勻的氧化鎳薄膜在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種分散均勻的氧化鎳薄膜及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括以下步驟：將氧化鎳納米晶分散于水中，加入醇溶劑，經(jīng)超聲處理，得到第一分散液；在第一分散液中加入離子型分散劑，超聲處理后過(guò)濾，得到第二分散液；將第二分散液涂覆于導(dǎo)電基底上，經(jīng)吹干、退火和UV處理后，得到氧化鎳薄膜。本發(fā)明采用水?醇混溶并加入離子型分散劑的方式得到分散性好且穩(wěn)定的氧化鎳分散液，利于在大尺寸范圍形成致密均勻且無(wú)針孔、高結(jié)晶度的氧化鎳薄膜。

技術(shù)研發(fā)人員：張愛(ài)華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大正（江蘇）微納科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6