一种LED光电玻璃基板的制作方法

文档序号:15277809发布日期:2018-08-28 23:10阅读:187来源:国知局

本发明涉及led光电玻璃领域,尤其涉及一种led光电玻璃基板。



背景技术:

led玻璃又称通电发光玻璃、电控发光玻璃,最早由德国发明,中国国内于2006年成功开发。具有通透、防暴、防水、防紫外线、可设计等特点。主要用于室内外装饰、家具设计、灯管照明设计、室外幕墙玻璃、阳光房设计等领域。

但目前市面上的led光电玻璃均需外接电源提供电力,这在长期使用过程中将使用掉大量的电力,而若是提供一种可接受太阳光能转为为电能,直接为led光电玻璃中发光的led模块提供电力的基板,则可实现节能环保。

中国专利局于2010年6月16日公开了一种led光电玻璃的发明专利申请,包括玻璃基板、封装玻璃和led,所述玻璃基板设置一导电层,所述导电层通过刻蚀形成发光二极管的两极,所述玻璃基板和所述封装玻璃通过粘接层封装,但其仍需外接电力以提供使led发光。



技术实现要素:

为解决目前市面上的led光电玻璃均需外接电源提供电力,这在长期使用过程中将使用掉大量的电力的问题,本发明提供了一种可接受太阳光并实现光电转化的led光电玻璃基板。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

背电极层由纳米银粒材涂覆制备;

光电转化层由三卤化甲胺铅沉积制备;

传输层由聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐涂覆制备;

缓冲层由氟化锂,8-羟基喹啉铝和2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉中的任意一种制备;

阴极层由氟改性二氧化锡沉积制备。

背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层在led光电玻璃基板上构成了一个可吸收太阳光能并转为为电能的太阳能电池结构,在其作为玻璃基板使用时,能够转化电能,供给led光电玻璃上led模块使用使其实现无需外接供电即可发光,甚至可连接外电路将电能储存起来,以起到节约电能的效果,且相较于普通硅太阳能电池,该太阳能电池结构的光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层均为透明质材料,具有较优的透光率,不影响玻璃的正常透光,而背电极层的纳米银材质可通过降低其层厚度和设计微观三维多孔结构以实现高透光的效果,使得作为玻璃基板使用时保证其透光性良好,缓冲层的设计可避免在光电转化过程中游离原子、离子进行无规扩散而影响传输层和光电转化层,降低光电转化率并影响供电效果,氟改性二氧化锡相较于直接普通二氧化锡,其具有更优的紫外光吸收效果,使得基板实现对紫外光的过滤,作为玻璃基板能够更好地隔绝紫外光并且由于其高吸收率的特性和含氟特点,具备一定的抗菌杀菌能力。

作为优选,所述基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理。

二氧化硅基体是一种常规且具有非常优秀的普适性的玻璃基体,其表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷改性活化后,其基体二氧化硅表面的羟基基团与3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷混合液的羟基发生缩合,而经该活化处理后3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷所携带的氨基基团容易与纳米银发生键合,实现高强度连接,提高纳米银涂敷层的连接稳定性。

作为优选,所述混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:(0.7~1.1),两者相加的总质量浓度为35~45wt%。

该质量比和总质量浓度的3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷混合液具有最优的活化效果。

作为优选,所述三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅中的任意一种。

三碘化甲胺铅、三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅均具有具有极高的光电转化率,可实现非常优异的光电转化效果,且由于其均含有卤素元素,因此均具备一定的抗菌杀菌效果。

作为优选,所述传输层由25~45wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇或山梨醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥28~34h后热压印加工制得。

聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇或山梨醇溶液中聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的摩尔浓度比为1:(1~1.3),其形成该浓度的盐溶液,在干化后具备高效传输电子和游离离子等载流子的效果,并且在低湿环境中干燥去除多余水分后进行热压印加工,可避免由于在高湿度环境下聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐的分子链锻间的结合力较差,容易导致在剥离过程中产生黏连现象,引起结构破坏的问题,而在热压印后聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐的分子链发生了重新定位,形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动。

作为优选,所述缓冲层若由氟化锂制备,其厚度为0.8~1.8nm,所述缓冲层若由8-羟基喹啉铝制备,其厚度为2.8~3.5nm,所述缓冲层若由2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉,其厚度为8~11nm。

以上三种材质均可作为优秀的缓冲层材质,但其根据不同特点区分,其中氟化锂缓冲层的制备成本最高,缓冲效果最优,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉的制备成本最低,缓冲效果是三者中最劣的,但仍能够起到良好的缓冲效果,而8-羟基喹啉铝介于两者之间,成本和缓冲效果适中,其可根据需求和使用条件进行合理选择,以实现最大经济和功能效益并避免浪费。

作为优选,所述氟改性二氧化锡中氟含量为2~5wt%。

氟含量过高会导致阴极层具备一定对人体毒性,在生产加工过程中不利于工作者健康,但氟含量过低则会极大地削弱其吸收紫外光的能力和抗菌杀菌能力,而该含量的氟既不会对加工工作者的健康产生不利影响,又能够实现其具备高紫外光吸收性和抗菌杀菌性能。

本发明的有益效果是:

1)本发明的led光电玻璃基板能够实现光电转化,为led光电玻璃中的led模块供电甚至储存起来,实现了节约能源的目的;

2)在设置太阳能电池结构的同时保持了基板高透光性;

3)多个层体具备抗菌杀菌能力,能够避免玻璃滋生细菌;

4)阴极层能够对紫外光实现有效吸收,尤其在夏季紫外光强烈的情况下能够极大的隔绝紫外光。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步清楚详细的描述说明。

实施例1

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:0.7,两者相加的总质量浓度为35wt%,活化时间为15min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为1min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为10nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由25wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥28h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为0.8nm的氟化锂层;

阴极层由氟含量为2wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达5.81%,透光率高达96%。

实施例2

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:1.1,两者相加的总质量浓度为45wt%,活化时间为5min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为10min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为30nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由45wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐山梨醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥34h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为1.8nm的氟化锂层;

阴极层由氟含量为5wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达5.79%,透光率高达97%。

实施例3

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:1.05,两者相加的总质量浓度为39wt%,活化时间为12min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为5min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为14nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由35wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥30h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为2.8nm的8-羟基喹啉铝层;

阴极层由氟含量为3.5wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达6.03%,透光率高达96%。

实施例4

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:0.85,两者相加的总质量浓度为37wt%,活化时间为10min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为6min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为17nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由40wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥32h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为3.5nm的8-羟基喹啉铝层;

阴极层由氟含量为4wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达5.89%,透光率高达97%。

实施例5

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:1.0,两者相加的总质量浓度为42wt%,活化时间为8min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为8min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为20nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由41wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐山梨醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥32h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为8nm的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉层;

阴极层由氟含量为2.5wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达5.91%,透光率高达97%。

实施例6

一种led光电玻璃基板,所述led光电玻璃基板由基体、背电极层、光电转化层、传输层、缓冲层和阴极层组成,背电极层设置在基体外表面,光电转化层设置在背电极层外,光电转化层外设置传输层,传输层外设置缓冲层,缓冲层外设置阴极层,其中:

基体为二氧化硅玻璃基体,且二氧化硅玻璃表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的混合液活化处理,混合液中3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅氧烷的质量比为1:0.75,两者相加的总质量浓度为38.5wt%,活化时间为12min;

背电极层由纳米银粒材涂覆制备,背电极在制备前先在经活化的基体表面沉积淀粉微球纳米层,再在基体上涂覆纳米银胶或将基体浸渍与纳米银胶溶液中,控制沉积时间可控制背电极层厚度,通常沉积时间为1~10min,本实施例的沉积时间为7min,再通过溶解的方式去除淀粉微球,即在基体上制备具有三维多孔结构的纳米银层,纳米银层厚度为18nm;

光电转化层由三卤化甲胺铅为三碘化甲胺铅,三溴化甲胺铅和三氯化甲胺铅沉积制备,;

传输层由31.5wt%的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐丙三醇溶液涂覆在光电转化层外干化,并在15%湿度以下干燥器中干燥28h后热压印加工形成制得,热压印加工后传输层形成了一种有利于载流子传输的垂直排布形貌,其是一种高低起伏的阵列机构,更加适合于载流子的运动;

缓冲层为厚度为11nm的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉层;

阴极层由氟含量为4wt%的氟改性二氧化锡沉积制备。

经检测,该实施例所制备的led光电玻璃基板的光电转化效率高达5.99%,透光率高达95%。

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