一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能电池薄膜,更具体地说，它涉及一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜。

背景技术：

第三代有机太阳能电池的转换效率与晶硅类相比仍然较低。不过，最近3年左右其转换效率的增长率在太阳能电池的诸多技术中则为最快。2009年的转换效率最高为6％出头，而最近，日本三菱化学和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)将转换效率提升到10％以上，近日，德国太阳能电池厂商Heliatek又创造了转换效率高达10.7％(有效面积1.1cm2)的世界纪录。

有机太阳能电池与无机晶硅太阳能电池相比，目前除了转换效率低外，还存在另外一个急需解决的问题，就是稳定性差、寿命短，这主要是由于有机半导体活性材料和电极材料易受外界环境水、氧等的影响。氧气本身是三线态猝灭剂，会氧化活性层中的有机半导体材料，导致不饱和键打开，使其发光量子效率显著下降；氧气还会氧化低功函数活泼金属电极，导致电子传输能力下降；水蒸气容易使活性层中的有机半导体发生水解反应，也会腐蚀空穴传输层导致ITO阳极表面劣化。

对于外界环境的影响，通常采用封装技术，阻挡空气中的水、氧进入器件中与薄膜发生反应。目前普遍采用的封装柔性有机太阳能电池器件结构：阻隔膜/封装胶或膜/有机太阳能电池元件/封装胶或膜/ 阻隔膜，其中阻隔膜和有机太阳能电池元件分别采用在柔性基材上制作阻隔层和透明阳极/有机活性层/不透明金属阴极而成。这种结构形成的有机太阳能电池器件，由于阻隔膜和有机太阳能电池元件中的透明阳极均使用柔性基材(透过率小于93％)，这在很大程度上减弱了有机活性层对太阳光的吸收利用，从而使柔性有机太阳能电池器件在封装后光电转换效率进一步降低。专利JP2008-21605公开了一种用于显示领域中的新型结构柔性薄膜：在柔性基材的两侧和同侧分别形成导电层和阻隔层。这种结构的柔性薄膜虽然减少了一层柔性基材，增加了光透过率，节约了成本，但由于缺少耐紫外、耐湿热、硬化等涂层，致使耐候性差、阻隔层表面硬度低，用其组装的柔性有机太阳能电池使用寿命很短。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜，所述柔性薄膜是在柔性透明基材的一侧设置透明导电膜，在柔性透明基材的另一侧依次设置透明黏胶层、致密阻隔层、增韧透明胶层和功能层，所述功能层包括有机硅树脂层和聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层，所述透明黏胶层为全透明液体硅橡胶层，所述增韧透明胶层为超疏水性二氧化硅涂层。

作为优选的，所述有机硅树脂层为聚有机硅氧烷层，所述聚有机硅氧烷层的厚度为13～20微米。

作为优选的，所述聚有机硅氧烷层的厚度为15微米。

作为优选的，所述全透明液体硅橡胶层的厚度为5微米。

作为优选的，所述超疏水性二氧化硅涂层的厚度为10微米。

作为优选的，所述聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层的厚度为6～10微米。

作为优选的，所述聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层的厚度为8微米。

作为优选的，所述致密阻隔层为网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层，所述网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层的厚度为15微米，所述网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层中网络状氮氧化硅的孔径为0.4～1 微米。

本实用新型相对现有技术相比具有以下优点：本实用新型的柔性薄膜由于设置了功能层，使其除具有导电、阻水阻氧外，还具有表面硬度高、耐紫外、耐湿热性能，此外，设置了透明黏胶层和增韧透明胶层，在保证透明度的前提下，当该用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜外部受热，各层受热膨胀程度势必有所区别，透明黏胶层和增韧透明胶层能够在膨胀比不同的情况下起到粘合和牵引的作用，避免该用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜因膨胀系数差异导致刚性损坏，用于制作柔性有机太阳能电池可显著提高电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜实施例的纵截面结构示意图。

图中：1、透明导电膜；2、柔性透明基材；3、全透明液体硅橡胶层；4、致密阻隔层；5、超疏水性二氧化硅涂层；6、有机硅树脂层；7、聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜实施例做进一步说明。

一种用于柔性有机太阳能电池的柔性薄膜，柔性薄膜是在柔性透明基材2的一侧设置透明导电膜1，在柔性透明基材2的另一侧依次设置透明黏胶层、致密阻隔层4、增韧透明胶层和功能层，功能层包括有机硅树脂层6和聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层7，透明黏胶层为全透明液体硅橡胶层3，增韧透明胶层为超疏水性二氧化硅涂层5。全透明液体硅橡胶层3的厚度为5微米。超疏水性二氧化硅涂层5的厚度为10微米。有机硅树脂最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性。在250℃条件下加热24小时后，有机硅失重仅为2％～ 8％，聚碳酸酯为55.5％，聚苯乙烯为65.6％，环氧树脂为22.7％；在 350℃条件下加热24小时后，一般有机树脂失重为70％～99％，而有机硅树脂失重低于20％。有机硅树脂另一突出的性能是优异的电绝缘性能，在宽的温度和频率范围内能保持良好的绝缘性能。一般有机硅树脂的电击穿强度为50kV mm、体积电阻率为1013～1015Ψ·cm、介电常数为3、介电损耗角正切值在10-3左右。有机硅树脂还具有突出的耐候性，即使在紫外线强烈照射下也耐泛黄，是任何一种有机树脂所望尘莫及的。此外，有机硅树脂还具防水、防盐雾、防霉菌等特性。

适合于本实用新型柔性透明基材2要求一定的耐热性，如果高温环境下柔性透明基材2和无机阻隔层热膨胀尺寸变化不一致，将导致无机阻隔层的开裂和剥离。因此本实用新型柔性透明基材选用线膨胀系数小的树脂膜，最好小于40ppm/℃，如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的任意一种，优选的是价格低廉、性能优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。柔性透明基材2的厚度为12～200μm，若过薄的话，基材机械强度太低，不利于透明导电膜1、阻隔层和功能层的制作；过厚的话，透过率太低、柔性也变差。

有机硅树脂层6为聚有机硅氧烷层，聚有机硅氧烷层的厚度为 13～20微米。经由实验数据优选聚有机硅氧烷层的厚度为15微米。聚有机硅氧烷是由沿无机硅氧烷主链悬挂侧有机基团构成的杂化材料，被称为半无机聚合物。根据热力学第二定律和lang-muir表面作用独立性原理，聚有机硅氧烷表面张力较氧化硅低的多，包括以下性质：1.表面张力低，只有含氟聚合物才比其低；2.表征压力低；3. 高分子量时候具有液态性能；4.极低的粘温系数；5.憎水性。

聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层7的厚度为6～10微米。经由实验数据优选聚丁烯-纳米级二氧化锆交缠态共混层7的厚度为8 微米。

致密阻隔层4为网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层，网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层的厚度为15微米，网络状氮氧化硅填充银单质颗粒层中网络状氮氧化硅的孔径为0.4～1微米。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。