功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池技术

本申请提供了一种功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池。该功能层包括基体和分散于基体中的多个纳米粒子，基体的材料为用于传输和/或注入载流子的功能材料，纳米粒子的材料为绝缘材料和/或半导体材料，纳米粒子的禁带宽度大于功能材料的禁带宽度，且至少部分相邻的两个纳米粒子之间的间距使得功能层具有量子限域效应。该功能层具有较好的导电性，且基体在工作过程中较稳定，并且具有量子限域效应，能够表现出纳米材料的性能。

Functional layer, making method, electroluminescent device and solar cell

The application provides a functional layer, a manufacturing method thereof, an electroluminescent device and a solar cell. The functional layer comprises a matrix and a plurality of nanoparticles dispersed in the matrix. The matrix material is a functional material for transmitting and/or injecting carriers. The material of the nanoparticles is an insulating material and/or a semiconductor material. The band gap width of the nanoparticles is larger than that of the functional material, and at least two adjacent nanoparticles are used as the substrate material. The spacing between particles makes the functional layer have quantum confinement effect. The functional layer has good conductivity, and the matrix is stable in the process of operation, and has quantum confinement effect, which can show the performance of nano-materials.

【技术实现步骤摘要】
功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池
本申请涉及光电领域，具体而言，涉及一种功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池。
技术介绍
现有技术中，功能层用于传输和/或注入载流子，常见的功能层有两种，第一种是完全连续的导电层，如图1所示，该种功能层01不具有纳米材料的特性。第二种是由导电的纳米晶02堆积形成的膜层，如图2所示。由于各纳米晶02的表面带有不导电的配体，纳米晶02间的传输性能较差，载流子迁移需要以跳跃的形式实现。且纳米晶的表面不稳定，纳米晶成膜后，存在取向结晶的过程，该过程会导致纳米晶的晶筹变大，该过程逐渐进行，且不可逆，使得晶粒间发生融合，形成更大尺寸的晶粒。这一方面会增加功能层的导电性；另一方面由于纳米晶的晶筹变大，导致功能层的性能不够稳定，具体体现为使得量子限域效应减弱，且还使得功能层的材料的能级结构会发生变化，导带底变深，导带底变深会降低器件的发光效率。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
技术介绍
的理解，因此，
技术介绍
中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池，以解决现有技术中的功能层中的纳米晶发生融合导致晶筹变大的问题及连续导电功能层不具有纳米材料特性的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种功能层，该功能层包括基体和分散于上述基体中的多个纳米粒子，上述基体的材料为用于传输和/或注入载流子的功能材料，上述纳米粒子的材料为绝缘材料和/或半导体材料，纳米粒子的禁带宽度大于上述功能材料的禁带宽度，且至少部分相邻的两个上述纳米粒子之间的间距使得上述功能层具有量子限域效应。进一步地，相邻的两个上述纳米粒子表面之间的最小距离在0.5～15nm之间，优选在3～5nm之间。进一步地，在上述功能层中，上述纳米粒子的总体积和上述基体的体积比为1:10～1:2。进一步地，上述纳米粒子的平均粒径在1～100nm之间，优选在3～10nm之间。进一步地，上述功能层中的上述纳米粒子的粒径相对标准偏差小于或等于15％，优选小于或等于10％。进一步地，多个上述纳米粒子在上述基体中呈空间点阵式排布。进一步地，上述纳米粒子的材料包括宽禁带半导体材料，上述宽禁带半导体材料的禁带宽度Eg≥2.3eV。进一步地，上述纳米粒子的材料包括绝缘材料，上述绝缘材料选自SiO2、ZrO2、HfO2、Al2O3与MgO中的至少一种。进一步地，上述功能材料包括电子功能材料或空穴功能材料；上述电子功能材料为n型半导体材料，优选上述n型半导体材料包括In2O3、SnO2、ITO、TiO2、V2O5、MoO3、WO3和ZnO中的至少一种；上述空穴功能材料为p型半导体材料，优选上述p型半导体材料包括CuO、Cu2O和NiO中的至少一种。根据本申请的另一方面，提供了一种任一种上述的功能层的制作方法，上述制作方法包括：步骤S1，制备上述功能材料的前驱体溶液；步骤S2，向上述前驱体溶液中加入多个纳米粒子，形成混合物；步骤S3，将上述混合物设置在基底上；步骤S4，加热上述混合物，上述前驱体溶液变为基体且包裹在各上述纳米粒子的外侧，形成上述功能层。进一步地，在步骤S2中，纳米粒子和功能材料前驱体在混合物中的体积比是1:100～1:3；在上述步骤S3中，将上述混合物设置在上述基底上，上述混合物在500～5000rpm转速下旋涂成预功能层；在上述步骤S4中，加热上述预功能层至100～300℃，加热的时间为30～60min，得到厚度为30～200nm的功能层。根据本申请的再一方面，提供了一种电致发光器件，包括至少一层功能层，上述功能层为任一种上述的功能层。根据本申请的又一方面，提供了一种太阳能电池，包括功能层，上述功能层为任一种上述的功能层。应用本申请的技术方案，功能层由纳米粒子和连续态的基体两个部分形成，各个纳米粒子分散于基体中，其剖面形成蜂窝状结构，基体使用功能材料，即电子功能材料或空穴功能材料，纳米粒子使用宽禁带的半导体材料和/或绝缘体材料。与现有的采用导电纳米晶的堆叠的功能层相比，基体对应的功能材料为连续的蜂窝(或者网络)结构，保证载流子传输通畅不受阻，避免了现有技术中导电纳米晶之间因表面绝缘配体而导致的载流子传输性能变差的现象，能够保持良好的导电性；并且，由于导电的基体之间分散有多个宽带隙的纳米粒子，相比于现有的采用导电纳米晶堆叠的功能层，避免了导电纳米晶之间取向结晶带来的融合的不稳定现象，相比于现有的采用连续的导电层，功能材料的实际晶筹尺寸受到纳米粒子间距的限制，能够表现出纳米材料的性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了现有技术中的一种功能层的结构示意图；图2示出了现有技术中的另一种功能层的结构示意图；以及图3示出了根据本申请的功能层的实施例的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：01、功能层；02、纳米晶；10、功能层；11、纳米粒子；12、基体。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的功能层中的纳米晶容易发生融合或者连续功能层没有纳米材料特性，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种功能层、其制作方法、电致发光器件和太阳能电池。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种功能层，如图3所示，该功能层10包括基体12和分散于上述基体12中的多个纳米粒子11，上述基体12的材料为传输载流子的功能材料，上述纳米粒子11的材料为绝缘材料和/或半导体材料，其中，纳米粒子11的禁带宽度大于上述功能材料的禁带宽度，且至少部分相邻的两个纳米粒子之间的间距使得功能层具有量子限域效应。上述的功能层由纳米粒子和连续态基体两个部分形成，各个纳米粒子分散于基体中，其剖面形成蜂窝状结构，基体使用功能材料，即电子功能材料或空穴功能材料，纳米粒子使用宽禁带的半导体材料和/或绝缘体材料。与现有的采用导电纳米晶的堆叠的功能层相比，基体对应的功能材料为连续的蜂窝(或者网络)结构，保证载流子传输通畅不受阻，避免了导电纳米晶之间因绝缘配体而导致的载流子传输性能变差的现象，能够保持良好的导电性；并且由于部分相邻的两个纳米晶表面之间的具有一定间距，使得功能层具有量子限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能层，其特征在于，所述功能层包括基体(12)和分散于所述基体(12)中的多个纳米粒子(11)，所述基体(12)的材料为用于传输和/或注入载流子的功能材料，所述纳米粒子(11)的材料为绝缘材料和/或半导体材料，所述纳米粒子(11)的禁带宽度大于所述功能材料的禁带宽度，且至少部分相邻的两个所述纳米粒子(11)之间的间距使得所述功能层具有量子限域效应。

【技术特征摘要】
1.一种功能层，其特征在于，所述功能层包括基体(12)和分散于所述基体(12)中的多个纳米粒子(11)，所述基体(12)的材料为用于传输和/或注入载流子的功能材料，所述纳米粒子(11)的材料为绝缘材料和/或半导体材料，所述纳米粒子(11)的禁带宽度大于所述功能材料的禁带宽度，且至少部分相邻的两个所述纳米粒子(11)之间的间距使得所述功能层具有量子限域效应。2.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，相邻的两个所述纳米粒子(11)表面之间的最小距离在0.5～15nm之间，优选在3～5nm之间。3.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，在所述功能层中，所述纳米粒子(11)的总体积和所述基体(12)的体积比为1:10～1:2。4.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，所述纳米粒子(11)的平均粒径在1～100nm之间，优选在3～10nm之间。5.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，所述功能层中的所述纳米粒子(11)的粒径相对标准偏差小于或等于15％，优选小于或等于10％。6.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，多个所述纳米粒子(11)在所述基体(12)中呈空间点阵式排布。7.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，所述纳米粒子(11)的材料包括宽禁带半导体材料，所述宽禁带半导体材料的禁带宽度Eg≥2.3eV。8.根据权利要求1所述的功能层，其特征在于，所述纳米粒子(11)的材料包括绝缘材料，所述绝缘材料选自SiO2、ZrO2、H...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33