利用聚合物造孔劑低溫制備介孔薄膜的方法,其原理是將加入造孔劑的介孔前驅液旋涂、退火冷卻至室溫后浸泡于異丙醇中并洗滌以移除造孔劑,可實現在低溫條件下有效去除無機薄膜中的造孔劑,得到介孔結構的薄膜,充分利用聚合物具有低溫可溶解或可揮發的特性,使得低溫介孔結構的制備方法與柔性工藝兼容,可解決傳統介孔結構制備方法高溫、高能耗、不能與柔性工藝兼容的問題,為低成本、大規模生產無機介孔薄膜提供了技術支持,進一步促進基于有機物或鈣鈦礦等材料的光電/光伏器件的發展。
圖1.介孔結構制備流程圖
可應用于高校和科研院所、光電、光伏領域等。
傳統介孔薄膜的制備往往都需要高溫燒結(通常>500℃)的手段來去除,功耗大,且與柔性工藝不兼容,嚴重限制了介孔結構在光電器件領域的發展和應用。而聚合物造孔劑(如PVP)可通過異丙醇洗滌等低溫方式移除,顯著降低能耗。這一特性使其適用于柔性基底,滿足柔性電子器件、可穿戴設備等對耐高溫敏感材料的需求。
此外,本成果具有普適性,可根據目標介孔材料選擇對應的聚合物作為造孔劑,該聚合物可低溫去除,工藝簡單、成本低。本成果不僅適用于柔性器件,而且還適用于大規模生產如噴涂、化學沉積、印刷等;特別地,對于具有一定功能的聚合物材料,可選擇保留部分聚合物在介孔結構中,對其上的功能材料(如有機光吸收層、鈣鈦礦層)等起到修飾或保護作用,提高薄膜性能和穩定性。
潛在市場規模:目前商業硅電池度電成本約為0.3元/度,考慮到目前硅電池有限的成本下降空間與已接近理論效率極限的器件效率,研發具有更低材料成本的鈣鈦礦太陽能電池或者更高極限效率的疊層太陽能電池,可使光伏新能源度電成本降低至0.16元/度以下,并實現與氫儲能技術的成本對接,這對我國調整能源結構、促進能源轉型戰略具有重要意義。
核心競爭力:與傳統低溫平面薄膜相比,本成果的介孔薄膜透光率高、導電性好,且骨架致密均勻,防漏電,制備難度低,可實現溶液法制備大面積超薄薄膜和介孔薄膜,兼容柔性襯底。
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