本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜的制備方法。

背景技術(shù)：

有機(jī)太陽能電池因其具有投入成本低，質(zhì)量輕便，可卷曲且易于大面積制造等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用和開發(fā)前景，成為現(xiàn)在光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的有機(jī)薄膜，其激子擴(kuò)散長度僅為數(shù)十納米，那么，作為太陽能電池的活性材料層，其厚度也被限制在數(shù)十納米內(nèi)。然而，太陽能電池的光吸收效率與活性層的厚度是成正比的，活性層越薄，電池的光吸收效率越低，相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)化效率也越低，即傳統(tǒng)的有機(jī)薄膜大大限制了太陽能電池的光吸收效率，因此，提高有機(jī)材料的激子擴(kuò)散長度是提高太陽能電池光吸收效率的有效途徑。

由于有機(jī)小分子材料的激子擴(kuò)散長度較低可能是由于有機(jī)材料的載流子遷移率較低，且在非晶或微晶薄膜中存在大量的晶界、缺陷及雜質(zhì)。而高質(zhì)量的單晶、或有陣列結(jié)構(gòu)的多晶薄膜能夠最大限度的降低這些不利因素。因此，制備高質(zhì)量的有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種具有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜的制備方法，該制備方法工藝簡單，操作簡便，制備而成的有機(jī)薄膜具有陣列結(jié)構(gòu)，即具有較高的載流子遷移率和激子擴(kuò)散長度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種具有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)配置薄膜原料液：將所要制備的有機(jī)薄膜的原材料配置成飽和溶液，得到薄膜原料液；

2)制作電荷輔助沉積裝置：

A、采用聚四氟乙烯材料制成一個(gè)六面體形底座，并在該底座上表面上開設(shè)兩道相互平行、且水平間距在0.5～5mm之間的凹槽；

B、取一個(gè)上部開口的筒狀玻璃容器，將底座的下表面固定在該玻璃容器底部；

C、采用極性基底材料制成兩塊形狀結(jié)構(gòu)均相同、且底部與凹槽相匹配的極性基底材料板，然后將其分別卡接到底座上的兩個(gè)凹槽中，記為第一基底板和第二基底板；

D、在第一基底板頂部設(shè)置第一導(dǎo)線，在第二基底板頂部設(shè)置第二導(dǎo)線，且第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線端部均與外界電源和開關(guān)相連，構(gòu)成以電源、開關(guān)、第一導(dǎo)線、第一基底板、底座、第二基底板、第二導(dǎo)線串聯(lián)的電回路；使開關(guān)處于斷開狀態(tài)；

3)將薄膜原料液從玻璃容器開口處倒入電荷輔助沉積裝置的玻璃容器中，至薄膜原料液浸沒第一基底板和第二基底板；

4)通電：閉合開關(guān)，給第一基底板和第二基底板施加電壓，電壓大小以兩個(gè)基底之間電場強(qiáng)度在0.5×10⁶～5×10⁶v/m之間為準(zhǔn)，24～96小時(shí)后，即可得到沉積在第一基底板上的有機(jī)薄膜，且得到的有機(jī)薄膜沉積厚度在1000納米～3000納米之間。

具體的說，所述步驟1)中，有機(jī)薄膜的原材料單體可溶于溶劑。

具體的說，所述步驟1)中，有機(jī)薄膜的原材料為氯化硼亞酞菁。

具體的說，所述步驟1)中，將氯化硼亞酞菁溶于氯苯溶劑中，配置成飽和溶液，得到氯化硼亞酞菁薄膜原料液。

具體的說，所述步驟2)中，底座為長方體形底座。

具體的說，所述步驟2)中，極性基底材料為硅片、石英玻璃、ITO或FTO。

具體的說，所述步驟2)中，外界電源為市電電源或充電電源。

更具體的說，所述步驟4)中，電壓施加時(shí)長與得到的有機(jī)薄膜沉積厚度成正比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明制備方法工藝簡單，操作簡便，使用本發(fā)明方法制備而成的有機(jī)薄膜具有陣列結(jié)構(gòu)，即具有較高的載流子遷移率和激子擴(kuò)散長度。

(2)本發(fā)明專門設(shè)計(jì)了一種電荷輔助沉積裝置來制備具有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜，該電荷輔助沉積裝置采用玻璃制作的筒狀容器，采用聚四氟乙烯材料制成底座，采用極性可溶于溶劑的材料作為基地材料，其設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸均十分方便，沉積操作極為簡單，且沉積效果好，可利用該裝置采用電沉積法沉積得到厚度均勻、沉積時(shí)間短且具有陣列結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜，沉積效果極好。

(3)本發(fā)明在施加電壓時(shí)，施加的電壓與兩個(gè)基底之間間距正相關(guān)，在施加電壓和基底間距能夠確保基底間電場強(qiáng)度在0.5x10⁶～5X10⁶v/m即可，因此，若是在外界電源提供的電壓額度較低時(shí)，可通過調(diào)整基底間距來達(dá)到目的，使整個(gè)沉積操作更加靈活，該電荷輔助沉積裝置適用范圍更廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電荷輔助沉積裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例中具有陣列結(jié)構(gòu)的SubPC薄膜的AFM圖。

其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為：

1-第一基底板，2-第二基底板，3-底座，4-玻璃容器，5-第一導(dǎo)線，6-第二導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。

本實(shí)施例以氯化硼亞酞菁(SubPC)薄膜為例，提供一種具有陣列結(jié)構(gòu)的氯化硼亞酞菁(SubPC)的制備方法，包括以下步驟：

1)配置氯化硼亞酞菁原料液：將氯化硼亞酞菁溶于氯苯中，配置成SubPC氯苯飽和溶液，即為原料液；

2)制作電荷輔助沉積裝置：

選擇一個(gè)上部開口的筒狀玻璃容器備用；

采用聚四氟乙烯材料制成一個(gè)與玻璃容器4相匹配的長方體形底座3，并在該底座3上表面上開設(shè)兩道相互平行、且水平間距為1mm的凹槽，然后將底座3的下表面固定在該玻璃容器4底部；

選取由硅制成的兩塊形狀結(jié)構(gòu)均相同、且底部與凹槽相匹配的硅片，并將硅片分別卡接到底座3上的兩個(gè)凹槽中，記為第一基底板1和第二基底板2；

在第一基底板1頂部設(shè)置第一導(dǎo)線5，在第二基底板2頂部設(shè)置第二導(dǎo)線6，且第一導(dǎo)線5和第二導(dǎo)線6端部均與市電相連，構(gòu)成以市電、開關(guān)、第一導(dǎo)線5、第一基底板1、底座3、第二基底板2、第二導(dǎo)線6串聯(lián)的電回路；使開關(guān)處于斷開狀態(tài)；制作得到的電荷輔助沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；

3)將步驟一中備好的原料液從玻璃容器4開口處倒入電荷輔助沉積裝置的玻璃容器4中，至原料液浸沒第一基底板1和第二基底板2；

4)通電：閉合開關(guān)，給第一基底板和第二基底板施加10KV的電壓(該第一基底板與第二基底板的間距為1mm，施加電壓為10KV，即可確保基底間電場強(qiáng)度在0.5x10⁶～5X10⁶v/m之間)，沉積24h后，即可得到沉積在第一基底板上的SubPC薄膜，測得該SubPC薄膜沉積厚度為1200nm。

并且，可得到如圖2所示的該SubPC薄膜的AFM圖，由圖2可知，該SubPC薄膜具有三角堆砌陣列結(jié)構(gòu)。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，但凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)或潤色，其所解決的技術(shù)問題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。