本發(fā)明涉及像素電極技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及陰極及其制備方法、太陽能單元、組合物、薄膜。

背景技術(shù)：

隨著穿戴設(shè)備的發(fā)展及普及，穿戴設(shè)備指令集越來越大、指令數(shù)越來越多，同時伴隨其應(yīng)用功能的增強，穿戴設(shè)備的續(xù)航能力并沒有跟上應(yīng)用多元化和復(fù)雜化的腳步，穿戴產(chǎn)品的能耗控制和節(jié)能成為一大熱點研究課題。如何讓有限的電池續(xù)航能力盡可能不浪費，從而能夠滿足長時間供電的應(yīng)用，成為了一個焦點。

磷烯具有良好的導(dǎo)電性能，并且具有輕薄、可彎曲的柔性特質(zhì)，但其穩(wěn)定性較差、在耐化性、耐候性方面不盡如人意，容易與水和氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而降低其導(dǎo)電特性。

因此，亟需提高磷烯的穩(wěn)定性、使其應(yīng)用在穿戴產(chǎn)品上，滿足對穿戴產(chǎn)品的續(xù)航能力的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了陰極及其制備方法、太陽能單元、組合物、薄膜，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中磷烯穩(wěn)定性差，不能滿足對穿戴產(chǎn)品的續(xù)航能力的要求的問題。技術(shù)方案如下：

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將組合物固化形成薄膜，所述組合物包括：導(dǎo)電聚合物、固化材料、離子液和磷烯；

步驟b)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述薄膜上噴墨打印光刻膠，或在所述薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟c)對涂布有所述光刻膠的所述薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟d)剝離所述光刻膠，獲得太陽能單元的陰極。

具體地，所述磷烯與所述導(dǎo)電聚合物、所述固化材料和所述離子液之和的重量比為2％～10％。

具體地，所述導(dǎo)電聚合物包括：聚苯乙烯磺酸鈉、聚對苯撐乙烯、聚噻吩類聚合物、聚硅烷類聚合物、三苯甲烷類聚合物、三芳胺類聚合物和吡唑啉類聚合物中的至少一種聚合物。

具體地，所述離子液包括水以及選自1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸鹽和氯化1-丁基-3-甲基咪唑鹽中的至少一種鹽；基于所述離子液的總質(zhì)量，所述至少一種鹽的質(zhì)量分數(shù)為10％～99％。

具體地，基于所述導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，所述導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量分數(shù)為5％～10％。

具體地，基于所述導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，所述固化材料的質(zhì)量分數(shù)為0.5％～5％。

優(yōu)選地，還包括：基于所述導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，質(zhì)量分數(shù)為0.001％～1％的潤濕流平劑；和/或基于所述導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，質(zhì)量分數(shù)為0.001％～1％的附著力促進劑。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還提供了另一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將第一固化材料、第一離子液和磷烯混合均勻，得到第一混合液；

步驟b)將所述第一混合液涂布于基板上，固化而形成第一薄膜層；

步驟c)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述第一薄膜層上噴墨打印光刻膠，或在所述第一薄膜層上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟d)對涂布有所述光刻膠的所述第一薄膜層進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟e)剝離所述光刻膠；

步驟f)用包含第一導(dǎo)電聚合物、第二固化材料和第二離子液的第二混合液噴淋所述太陽能單元的陰極圖形，或?qū)⑺鎏柲軉卧年帢O圖形浸泡于所述第二混合液中；

步驟g)加熱固化而形成太陽能單元的陰極。

在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還提供了再一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將第三固化材料、第三離子液和磷烯混合均勻，得到第三混合液；

步驟b)將所述第三混合液涂布于基板上，固化而形成第二薄膜層；

步驟c)用包含第二導(dǎo)電聚合物、第四固化材料和第四離子液的第四混合液噴淋所述第二薄膜層，或?qū)⑺龅诙∧咏萦谒龅谒幕旌弦褐校?/p>

步驟d)加熱固化而形成第三薄膜；

步驟e)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述第三薄膜上噴墨打印光刻膠，或在所述第三薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟f)對涂布有所述光刻膠的所述第三薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟g)剝離所述光刻膠，獲得太陽能單元的陰極。

在本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明還提供了利用本發(fā)明第一至第三方面中任一方面提供的太陽能單元的陰極的制作方法制備的太陽能單元的陰極。

在本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明還提供了一種太陽能單元，包括：陰極、陽極和位于所述陰極和所述陽極之間的p-i-n層，所述陰極為本發(fā)明第四方面提供的太陽能單元的陰極。

在本發(fā)明的第六方面，本發(fā)明還提供了一種集成太陽能單元的顯示器件，該顯示器件的太陽能單元為本發(fā)明第五方面提供的太陽能單元。

在本發(fā)明的第七方面，本發(fā)明還提供了一種用于形成太陽能單元的陰極的組合物，其為本發(fā)明第一方面所使用的組合物。

在本發(fā)明的第八方面，本發(fā)明還提供了一種薄膜，其為在本發(fā)明第一方面的步驟a)中形成的薄膜，或其為本發(fā)明第三方面的步驟d)中形成的第三薄膜。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是：應(yīng)用本發(fā)明提供的太陽能單元的陰極的制作方法，可制作出穩(wěn)定性高，柔韌性好，并且電阻值低，續(xù)航能力強的太陽能單元的陰極。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種實施例提供的一種集成太陽能單元的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為磷烯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的附圖標(biāo)記分別表示：

10、基板；20、陰極；30、p-i-n層；31、n型半導(dǎo)體層；32、i本征半導(dǎo)體層；33、p型半導(dǎo)體層；40、陽極；50、保護層。

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

在第一方面，本發(fā)明提供了一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將組合物固化形成薄膜，所述組合物包括：導(dǎo)電聚合物、固化材料、離子液和磷烯；

步驟b)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述薄膜上噴墨打印光刻膠，或在所述薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟c)對涂布有所述光刻膠的所述薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟d)剝離所述光刻膠，獲得太陽能單元的陰極。

本發(fā)明提供的一種太陽能單元的陰極的制作方法，磷烯與導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液混合所形成的組合物，并將組合物固化形成薄膜，使磷烯與水和空氣隔離不發(fā)生反應(yīng)，使得該組合物的穩(wěn)定性、透過率和載流子傳輸速率遠高于磷烯，而且保持了磷烯原有的機械強度高柔韌性好的優(yōu)點。利用該太陽能單元的陰極的制作方法制備的太陽能單元的陰極具有穩(wěn)定性高，電阻值低，續(xù)航能力強的特點。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，該太陽能單元的陰極的制作方法需要在相對真空潔凈無塵的環(huán)境下操作。

還有對于步驟a)中，組合物的制備過程，可以為先將離子液與固化材料混合，低溫加熱(通?？梢詾?5～60℃)混合均勻，待固化材料完全溶解后，冷卻至室溫，再加入導(dǎo)電聚合物，混合均勻，然后加入磷烯，混合均勻，制成上述組合物?；旌系姆绞娇梢詾檎袷幓驍嚢瑁瑪嚢柁D(zhuǎn)速可以為50～300轉(zhuǎn)/min，在混合磷烯時，攪拌時間可以為18～36h，從而使磷烯均勻分散在導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液所形成的混合液中。

再有，對于步驟a)中，將組合物固化形成薄膜，可以將組合物涂布于基板上，冷卻至室溫，通常為25±3℃，并保持10～30min，固化形成薄膜。其中，基板可以為所述基板為聚酰亞胺基板；涂布的方法可以為旋轉(zhuǎn)涂抹法或狹縫式涂布法結(jié)合旋轉(zhuǎn)涂抹法。

此外，由于磷烯是納米級的材料，對于在步驟b)中，在像素區(qū)域?qū)?yīng)的薄膜上噴墨打印光刻膠，或在薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影，優(yōu)選地，在像素區(qū)域?qū)?yīng)的薄膜上噴墨打印光刻膠，以減少磷烯污染。本發(fā)明的步驟b)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的噴墨打印技術(shù)或曝光顯影技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場的制造條件進行選取。

在本發(fā)明的一種實施例中，磷烯與導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液之和的重量比為2％～10％，優(yōu)選為6％。

在本發(fā)明的另一種實施例中，導(dǎo)電聚合物可以包括：聚苯乙烯磺酸鈉、聚對苯撐乙烯、聚噻吩類聚合物、聚硅烷類聚合物、三苯甲烷類聚合物、三芳胺類聚合物和吡唑啉類聚合物中的至少一種聚合物。由于導(dǎo)電聚合物的鏈內(nèi)與鏈間P電子軌道重疊交蓋所形成的導(dǎo)電能帶為載流子的轉(zhuǎn)移和躍遷提供了通道，因此，相比于磷烯，組合物具有更高的透過率和載流子傳輸速率，具有更好的導(dǎo)電性能。

其中，聚噻吩類聚合物包括：3,4-乙撐二氧噻吩聚合物、3,4-乙撐二氧噻吩聚合物、3-己基噻吩聚合物、苯并噻吩聚合物、2-氯噻吩聚合物、3-甲氧基噻吩聚合物和2,3-二溴噻吩聚合物中的一種或多種；

聚硅烷類聚合物包括：乙烯基三乙氧基硅烷聚合物、乙烯基三乙酰氧基硅烷聚合物、(γ-甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷聚合物和γ-氯丙基三乙氧基硅烷聚合物中的一種或多種；

三苯甲烷類聚合物包括：三氨基三苯甲烷聚合物或三苯甲烷聚合物中的一種或多種；

三芳胺類聚合物包括：N,N′-雙(3,5-二甲基苯基)-N,N′-二苯基-1,1′-聯(lián)苯-4,4′-二胺聚合物、N,N,N′N′-四苯基聯(lián)苯胺聚合物、3-甲基三苯胺聚合物、4-甲基三苯胺聚合物和4,4′-二甲基三苯胺聚合物中的一種或多種；

吡唑啉類聚合物包括：5-氧代-2-吡唑啉聚合物、三苯基吡唑啉聚合物和1,3-二苯基-2-吡唑啉聚合物中的一種或多種。

在本發(fā)明的再一種實施例中，基于導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量分數(shù)為5％～10％。

在本發(fā)明的再一種實施例中，基于導(dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，固化材料的質(zhì)量分數(shù)為0.5％～5％，優(yōu)選為1.5％～3％。此外，固化材料包括可聚合樹脂和固化劑；其中可聚合樹脂與固化劑的重量比為2000:1～10:1。可聚合樹脂可以為不飽和的聚酯類樹脂、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂中的至少一種；固化劑可以為脂肪族胺類固化劑，如二乙烯三胺或二甲氨基丙胺等，固化劑也可以為芳香胺類固化劑，如間苯二胺或二氨基二苯基甲烷等。

在本發(fā)明的再一種實施例中，離子液包括水以及選自1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(簡稱[EMIM]PF6)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(簡稱[BMIM]PF6)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(簡稱[OMIM]PF6)、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(簡稱[EMIM]BF6)、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸鹽(簡稱[BMIM]CF3S03)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑鹽(簡稱[BMIM]Cl)中的至少一種鹽。基于離子液的總質(zhì)量，至少一種鹽的質(zhì)量分數(shù)為10％～99％，優(yōu)選30％～70％，更優(yōu)選為65％。

作為本發(fā)明的一種改進方式，太陽能單元的陰極的制作方法中的組合物還可以包括：潤濕流平劑?；趯?dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，潤濕流平劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％。潤濕流平劑的加入使組合物具有適合的表面張力和降低表面張力梯度的能力，更容易形成平整、光滑、均勻的薄膜。

在實際應(yīng)用中，潤濕流平劑包括有機硅氧烷潤濕劑，氟碳改性聚丙烯酸酯流平劑，丙烯酸酯類流平劑中的至少一種。

作為本發(fā)明的另一種改進方式，太陽能單元的陰極的制作方法中的組合物還可以包括：附著力促進劑?；趯?dǎo)電聚合物、固化材料和離子液的總質(zhì)量，附著力促進劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％。

在實際應(yīng)用中，附著力促進劑可以選自：γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷)乙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、長鏈烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷和γ-巰基丙基三乙氧基硅烷中的至少一種。

在實際應(yīng)用中，剝離光刻膠的條件為真空度：10^-5托；260±40℃，保持10～30min，優(yōu)選為260℃，保持20min。

在第二方面，本發(fā)明提供了另一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將第一固化材料、第一離子液和磷烯混合均勻，得到第一混合液；

步驟b)將所述第一混合液涂布于基板上，固化而形成第一薄膜層；

步驟c)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述第一薄膜層上噴墨打印光刻膠，或在所述第一薄膜層上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟d)對涂布有所述光刻膠的所述第一薄膜層進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟e)剝離所述光刻膠；

步驟f)用包含第一導(dǎo)電聚合物、第二固化材料和第二離子液的第二混合液噴淋所述太陽能單元的陰極圖形，或?qū)⑺鎏柲軉卧年帢O圖形浸泡于所述第二混合液中；

步驟g)加熱固化而形成太陽能單元的陰極。

本發(fā)明提供的另一種太陽能單元的陰極的制作方法，先形成含有磷烯的第一薄膜層，將其刻蝕成太陽能單元的陰極圖形，再利用第二混合液對太陽能單元的陰極圖形進行改性處理，獲得的太陽能單元的陰極不但穩(wěn)定性高，而且載流子傳輸速率也得到提高，并且兼具機械強度高，柔韌性好，電阻值低，續(xù)航能力強的特點。

需要說明的是，對于本發(fā)明第二方面提供了另一種太陽能單元的陰極的制作方法的步驟a)中的第一固化材料、第一離子液的種類，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述?；诘谝还袒牧?、第一離子液的總質(zhì)量，第一固化材料的質(zhì)量分數(shù)為0.5％～5％。

還有，基于第一固化材料和第一離子液的總質(zhì)量，磷烯的質(zhì)量分數(shù)為2％～10％。

再有，第一混合液中還可以包括潤濕流平劑和附著力促進劑中的至少一種。并且基于第一固化材料和第一離子液的總質(zhì)量，潤濕流平劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％；基于第一固化材料和第一離子液的總質(zhì)量，附著力促進劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％。對于潤濕流平劑和附著力促進劑的種類可以參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述。潤濕流平劑的加入使第一混合液具有適合的表面張力和降低表面張力梯度的能力，更容易形成平整、光滑、均勻的第一薄膜層。

此外，對于本發(fā)明第二方面提供了另一種太陽能單元的陰極的制作方法的步驟f)中的第一導(dǎo)電聚合物、第二固化材料和第二離子液各自種類和各自相對于第一導(dǎo)電聚合物、第二固化材料和第二離子液之和的重量比，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。第二混合液中還可以包括潤濕流平劑和附著力促進劑中的至少一種。對于潤濕流平劑和附著力促進劑的種類及各自相對于第一導(dǎo)電聚合物、第二固化材料和第二離子液之和的重量比，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。附著力促進劑的加入提高了第二混合液對剝離光刻膠后的像素圖形的附著力和結(jié)合力。

需要進一步說明的是，在第二方面的步驟a)中的第一混合液的制備方法和步驟b)中第一混合液固化形成第一薄膜層，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。

還有，在第二方面的步驟g)中太陽能單元的陰極圖形在第二混合液中的浸泡時間可以為30s～200s。

再有，在第二方面的步驟g)中的加熱固化的條件，具體可以為：在220～300℃的條件下，保持60～120s。

此外，對于本發(fā)明第二方面提供了另一種像素電極的制作方法的步驟e)中剝離光刻膠的條件，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。

在第三方面，本發(fā)明提供了再一種太陽能單元的陰極的制作方法，包括以下步驟，

步驟a)將第三固化材料、第三離子液和磷烯混合均勻，得到第三混合液；

步驟b)將所述第三混合液涂布于基板上，固化而形成第二薄膜層；

步驟c)用包含第二導(dǎo)電聚合物、第四固化材料和第四離子液的第四混合液噴淋所述第二薄膜層，或?qū)⑺龅诙∧咏萦谒龅谒幕旌弦褐校?/p>

步驟d)加熱固化而形成第三薄膜；

步驟e)在像素區(qū)域?qū)?yīng)的所述第三薄膜上噴墨打印光刻膠，或在所述第三薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

步驟f)對涂布有所述光刻膠的所述第三薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

步驟g)剝離所述光刻膠，獲得太陽能單元的陰極。

本發(fā)明提供的再一種太陽能單元的陰極的制作方法，先形成含有磷烯的第二薄膜層，在對第二薄膜層進行改性，形成穩(wěn)定性高的第三薄膜，利用第三薄膜制備出的太陽能單元的陰極具有本發(fā)明第一方面提供的太陽能單元的陰極的所有優(yōu)點。

需要說明的是，對于本發(fā)明第三方面提供了再一種太陽能單元的陰極的制作方法的步驟a)中第三固化材料、第三離子液的種類，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述?；诘谌袒牧?、第三離子液的總質(zhì)量，第三固化材料的質(zhì)量分數(shù)為0.5％～5％。

還有，基于第三固化材料和第三離子液的總質(zhì)量，磷烯的質(zhì)量分數(shù)為2％～10％。

再有，第三混合液中還可以包括潤濕流平劑和附著力促進劑中的至少一種。并且基于第三固化材料和第三離子液的總質(zhì)量，潤濕流平劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％；基于第三固化材料和第三離子液的總質(zhì)量，附著力促進劑的質(zhì)量分數(shù)可以為0.001％～1％，優(yōu)選為0.2％。對于潤濕流平劑和附著力促進劑的種類可以參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述。潤濕流平劑的加入使第三混合液具有適合的表面張力和降低表面張力梯度的能力，更容易形成平整、光滑、均勻的第二薄膜層。

此外，對于本發(fā)明第三方面提供了再一種太陽能單元的陰極的制作方法的步驟c)中的第二導(dǎo)電聚合物、第四固化材料和第四離子液各自種類和各自相對于的第二導(dǎo)電聚合物、第四固化材料和第四離子液之和的重量比，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。第四混合液中還可以包括潤濕流平劑和附著力促進劑中的至少一種。對于潤濕流平劑和附著力促進劑的種類和各自相對于第二導(dǎo)電聚合物、第四固化材料和第四離子液之和的重量比，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。附著力促進劑的加入提高了第四混合液在剝離光刻膠后的像素圖形的附著力和結(jié)合力。

需要進一步說明的是，在第三方面的步驟a)中的第三混合液的制備方法和步驟b)中第三混合液固化形成第二薄膜層，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。

還有，在第三方面的步驟c)中的第二薄膜層在第四混合液中的浸泡時間可以參見本發(fā)明第二方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。

再有，在第三方面的步驟d)中的加熱固化的條件，具體可以為：在220～300℃的條件下，固化60～120s。

在實際應(yīng)用中，該太陽能單元的陰極的制作方法還包括，用去離子水對剝離完光刻膠的具有太陽能單元的陰極圖形的基板進行清洗。

此外，對于本發(fā)明第三方面提供了再一種太陽能單元的陰極圖形的制作方法的步驟g)中剝離光刻膠的條件，請參見本發(fā)明第一方面的相關(guān)敘述，本發(fā)明在此不作贅述。

在第四方面，本發(fā)明提供了一種利用本發(fā)明第一至第三方面中任一方面提供的太陽能單元的陰極的制作方法制備的太陽能單元的陰極。該太陽能單元的陰極具有機械強度高，柔韌性好，穩(wěn)定性好，電阻值低，載流子傳輸速率高等特點。

在第五方面，本發(fā)明還提供了一種太陽能單元，如圖1所示，包括：陰極20、陽極40和位于所述陰極20和所述陽極40之間的p-i-n層30，陰極20為本發(fā)明第四方面提供的太陽能單元的陰極。該太陽能單元具有機械強度高，柔韌性好，穩(wěn)定性好，電阻值低，載流子傳輸速率高等特點。對于太陽能單元的陽極和p-i-n層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能單元的陽極和p-i-n層，本發(fā)明在此不作贅述。其中，p-i-n層30自上而下依次包括：n型半導(dǎo)體層31，本征半導(dǎo)體層32，即i型半導(dǎo)體層32和p型半導(dǎo)體層33。陽極可以為氧化銦錫ITO制成。p-i-n層可以由p(ZnTe)/i(CdTe)/n(CdS)制成。

在第六方面，本發(fā)明還提供了一種集成太陽能單元的顯示器件，該顯示器件的太陽能單元為本發(fā)明第五方面提供的太陽能單元。

在實際應(yīng)用中，該集成太陽能單元的顯示器件可以包括：如圖1所示，基板10，設(shè)置于基板10上的本發(fā)明第五方面提供的太陽能單元和設(shè)置于該太陽能單元上的保護層50，即OC(over coat)。其中，基板優(yōu)選為柔性好的聚酰亞胺基板。該顯示器件的機械強度高，柔韌性好，電阻值低，續(xù)航能力強。

在第七方面，本發(fā)明還提供了一種用于形成太陽能單元的陰極的組合物，其為本發(fā)明第一方面所使用的組合物。對于該組合物的相關(guān)內(nèi)容請參見本發(fā)明第一方面敘述的相關(guān)內(nèi)容。

在第八方面，本發(fā)明還提供了一種薄膜，其為本發(fā)明第一方面的步驟a)中形成的薄膜，或其為本發(fā)明第三方面的步驟d)中形成的第三薄膜。對于薄膜形成的過程和條件詳見本發(fā)明第一方面或本發(fā)明第三方面敘述的相關(guān)內(nèi)容。

材料和儀器

實施例中所用到試劑藥品均市售可得。

儀器

磁力攪拌器品牌：艾卡(IKA)，型號：RCT

方塊電阻儀廠家：蘇州晶格電子有限公司，型號：ST2253

實施例1-5組合物的制備

實施例1

精密稱取2g的固化材料，加入到94g的離子液中，加熱至270℃，200轉(zhuǎn)/min，攪拌20h，使之完全溶解，冷卻至室溫，之后加入2g的聚對苯撐乙烯、1g的3,4-乙撐二氧噻吩聚合物和1g的乙烯基三乙氧基硅烷聚合物，200轉(zhuǎn)/min，攪拌22h，混勻后，加入4g的磷烯，200轉(zhuǎn)/min，攪拌24h，使磷烯分散均勻，制得組合物。其中，離子液為含有質(zhì)量分數(shù)為6％的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽溶液。固化材料為1.8g的不飽和的聚酯類樹脂和0.2g的脂肪族多胺固化劑。

實施例2-5與實施例1的制備方法和條件相同，只是組合物的成分不同。如表1所示。

表1實施例2-5制備的組合物中各種成分的用量

實施例6薄膜的制備

將實施例1制備的組合物涂布于基板上，冷卻至室溫，形成薄膜。

實施例7薄膜的制備

第一混合液的制備，10g的磷烯加入到含有2g的固化材料和88g的離子液的溶液中，150轉(zhuǎn)/min，攪拌18h，混合均勻，得到第一混合液；其中，固化材料的種類和離子液中鹽的種類和質(zhì)量分數(shù)與實施例2的相同；

第二混合液的制備，將3g的固化材料加入到89g離子液中，混勻；再向其中加入3g的聚苯乙烯磺酸鈉、3g的三苯基吡唑啉聚合物和2g的4-甲基三苯胺，150轉(zhuǎn)/min，攪拌18h，混合均勻，得到第二混合液；其中，固化材料的種類和離子液中鹽的種類和質(zhì)量分數(shù)與實施例2的相同；

將第一混合液涂布于玻璃基板上，固化而形成第一薄膜層；

將第二混合液噴淋在第一薄膜層上，在220℃的條件下，保持120s，之后冷卻至室溫，固化而形成薄膜；

相對于實施例6制備的薄膜，實施例7這種通過在磷烯薄膜的表面形成保護層的方法制備的薄膜的穩(wěn)定性更高。

對實施例7形成的第一薄膜層和形成的薄膜分別進行導(dǎo)電性能測試，結(jié)果如表2所示：

表2實施例7形成的第一薄膜層和薄膜的導(dǎo)電性能測試結(jié)果

由表2的測試結(jié)果可知，在第一薄膜層表面形成一層保護層，可以獲得導(dǎo)電性能穩(wěn)定的薄膜，從而使得，由該薄膜制作的太陽能單元的陰極的電性能穩(wěn)定，進而太陽能單元具有穩(wěn)定的電性能。

對比例1

組合物的制備與實施例1的區(qū)別僅在于將磷烯替換為石墨烯。薄膜的制備方法與實施例6相同。

對比例2

組合物的制備與實施例1的區(qū)別僅在于將磷烯替換為氧化銦錫。薄膜的制備方法與實施例6相同。

將實施例6與對比例1和對比例2獲得薄膜進行測試，結(jié)果如表3所示。

表3實施例6與對比例1和2的對比結(jié)果

由表3可知，在相同的條件下，利用磷烯制備的薄膜相對于石墨烯和氧化銦錫制備的薄膜，厚度更薄，方塊電阻更小，即電阻值更低，延展率更高。除此以外，相較于貴重金屬氧化銦錫(ITO)，磷烯的成本低。從而可知，由磷烯制備的薄膜制作的電極具有更好的電氣性能和低成本。

進一步對實施例6和對比例2獲得薄膜進行檢測。如表4所示。

表4實施例6和對比例2獲得薄膜的性能

由表4可知，相較于石墨烯，本發(fā)明采用磷烯制備的薄膜，導(dǎo)電性更好，不會發(fā)生漏電現(xiàn)象，并且柔韌性更好，可彎折和可壓縮。從而可知，本發(fā)明制備的電極不會發(fā)生漏電現(xiàn)象，并且柔韌性好和延展性更好。

實施例8～實施例10太陽能單元的陰極的制備

實施例8

在載體玻璃上涂布聚酰亞胺液，200℃條件下，保持180s，固化形成聚酰亞胺基板；

將實施例6制備的薄膜對位貼附在聚酰亞胺基板上，在230℃條件下，保持90s；

在實施例6制備的薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

對涂布有光刻膠的薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

真空度：10^-5托；260℃，保持20min剝離光刻膠；

用去離子水清洗聚酰亞胺基板，干燥，從玻璃基板上將聚酰亞胺基板和太陽能單元的陰極剝離下來。

實施例9

在載體玻璃上涂布聚酰亞胺液，200℃條件下，保持180s，固化形成聚酰亞胺基板；

將實施例7制備的第一混合液涂布于聚酰亞胺基板上，冷卻至室溫，并保持60秒，獲得第一薄膜層；

在像素區(qū)域?qū)?yīng)的第一薄膜層上噴墨打印光刻膠；

對涂布有光刻膠的第一薄膜層進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

真空度：10^-5托；260℃，保持20min剝離光刻膠；

用去離子水清洗聚酰亞胺基板；

用實施例7制備的第二混合液噴淋太陽能單元的陰極圖形；

加熱至220℃，保持120秒，固化形成太陽能單元的陰極；

從玻璃基板上將聚酰亞胺基板和太陽能單元的陰極剝離下來。

實施例10

在載體玻璃上涂布聚酰亞胺液，200℃條件下，保持180s，固化形成聚酰亞胺基板；

將實施例7制備的薄膜貼附在聚酰亞胺基板上；

在實施例7制備的薄膜上涂布光刻膠，再進行曝光顯影；

對涂布有光刻膠的薄膜進行刻蝕，形成太陽能單元的陰極圖形；

真空度：10^-5托；260℃，保持20min剝離光刻膠；

用去離子水清洗聚酰亞胺基板，干燥，從玻璃基板上將聚酰亞胺基板和太陽能單元的陰極剝離下來。

對比例3

對比例3與實施例8的區(qū)別僅在于將磷烯替換為石墨烯，其他完全相同。

對比例4

對比例4與實施例9的區(qū)別僅在于將磷烯替換為石墨烯，其他完全相同。

對比例5

對比例5與實施例10的區(qū)別僅在于將磷烯替換為石墨烯，其他完全相同。

在不同的壓強條件下，對實施例8～9與對比例3～5獲得的含有太陽能單元的陰極的聚酰亞胺基板分別進行4點彎折檢測和電路狀態(tài)評估，結(jié)果見表5。

表5實施例8～9與對比例3～5的對比結(jié)果

由表5可知，本發(fā)明提供的太陽能單元的陰極的機械強度遠高于利用石墨烯制備的太陽能單元的陰極的機械強度。這是因為，磷烯優(yōu)越的延展性和機械強度性能來源于其褶皺的六邊形物理結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，由于褶皺結(jié)構(gòu)的存在，在承受較大的拉伸及壓強、以及反復(fù)的折彎時，其可以發(fā)生Z向的堆疊結(jié)構(gòu)，磷烯材料堆疊的存在，使得電極一直處理聯(lián)通狀態(tài)，不容易被拉斷，不會引起電路斷路、無法導(dǎo)通的情況發(fā)生；而石墨烯材料，其平面六邊形的物理結(jié)構(gòu)(如圖3所示)決定了其在經(jīng)受大的壓強、反復(fù)彎折等外界作用時，其壽命明顯低于本發(fā)明的采用磷烯制備的電極。

由上述實施例可知，本發(fā)明提供的太陽能單元的陰極和太陽能單元具有成本低，電性能穩(wěn)定，導(dǎo)電性高，各向延展性高，可應(yīng)用于柔性及穿戴產(chǎn)品，滿足對穿戴產(chǎn)品續(xù)航能力的要求。

以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。