包含具有密集部分和稀疏部分的單層碳納米管的膜及其制造方法、以及具有該膜的材料 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有單層碳納米管的膜及其制造方法，所述單層碳納米管具有密集部 分和稀疏部分。特別是涉及通過(guò)密集部分在膜上形成類蜂窩結(jié)構(gòu)的、具有單層碳納米管的 膜及其制造方法。
[0002] 另外，本發(fā)明涉及具有上述膜的材料，例如太陽(yáng)能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 碳納米管、特別是單層碳納米管，由于其突出的電子特性、光學(xué)特性、機(jī)械特性和 熱特性等，期待應(yīng)用于新一代納米器件。
[0004] 其中，考慮到應(yīng)用于太陽(yáng)能電池，例如非專利文獻(xiàn)1公開了由η型Si和單層碳納 米管構(gòu)成的太陽(yáng)能電池，并公開了帶來(lái)2. 4%的光轉(zhuǎn)換效率。
[0005] 另外，例如非專利文獻(xiàn)2涉及多層碳納米管，確認(rèn)了通過(guò)將垂直取向多層碳納米 管膜浸漬于丙酮中，并進(jìn)行干燥，該膜發(fā)生了收縮的現(xiàn)象。非專利文獻(xiàn)3使非專利文獻(xiàn)2的 技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，公開了能夠通過(guò)多層碳納米管提供微細(xì)的蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0006] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 非專利文獻(xiàn) I :D. Kozawa, et al.，Appl. Phys. Express, 5 (2012) 042304-042306
[0008] 非專利文獻(xiàn) 2 :Chakrapani, Ν·，et al.，Proc. Nat. Acad. Sci.，101，ρρ· 4009-4012
[0009] 非專利文獻(xiàn) 3 :De Voider, et al.，Adv. Mat.，22, ρρ· 4384-4389

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 但是，非專利文獻(xiàn)1公開的由單層碳納米管膜和η型Si構(gòu)成的太陽(yáng)能電池中，單 層碳納米管膜缺乏光透過(guò)性，因此存在無(wú)法提供作為太陽(yáng)能電池的充分效率這樣的問(wèn)題。 另外，在η型Si與單層碳納米管的接觸狀況方面也存在疑問(wèn)。
[0011] 另外，非專利文獻(xiàn)2或3公開的由多層碳納米管形成了蜂窩結(jié)構(gòu)，關(guān)于其應(yīng)用沒有 得到新的見解。
[0012] 因此，本發(fā)明的目的是提供具有單層碳納米管的膜及其制造方法，所述單層碳納 米管具有能夠充分發(fā)揮其特性的形狀。
[0013] 另外，本發(fā)明的目的除了上述目的以外，還提供具有上述膜的材料，例如太陽(yáng)能電 池。
[0014] 并且，本發(fā)明的目的除了上述目的以外，還提供具有上述膜的材料的制造方法，例 如具有上述膜的太陽(yáng)能電池的制造方法。
[0015] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下發(fā)明。
[0016] 〈1> 一種膜，是具有單層碳納米管的膜，
[0017] 該膜具有單層碳納米管的密集部分和單層碳納米管的稀疏部分，
[0018] 通過(guò)密集部分在膜上形成類蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0019] 〈2>在上述〈1>中，膜可以實(shí)質(zhì)上僅由單層碳納米管構(gòu)成。
[0020] 〈3>在上述〈1>中，膜可以僅由單層碳納米管構(gòu)成。
[0021] 〈4>在上述〈1>~〈3>的任一項(xiàng)中，單層碳納米管的平均直徑可以為0· 7~3nm， 優(yōu)選為1~2. 5nm，更優(yōu)選為1. 8~2. 3nm。
[0022] 〈5>在上述〈1>~〈4>的任一項(xiàng)中，密集部分可以具有其軸向相對(duì)于膜垂直取向 了的單層碳納米管，該垂直取向了的單層碳納米管的長(zhǎng)度可以為1~100 μ m，優(yōu)選為3~ 30 μ m，更優(yōu)選為4~8 μ m。
[0023] 〈6>在上述〈1>~〈5>的任一項(xiàng)中，稀疏部分可以實(shí)質(zhì)上僅由其軸向相對(duì)于膜水平 配置了的單層碳納米管構(gòu)成。
[0024] 〈7>在上述〈1>~〈6>的任一項(xiàng)中，類蜂窩結(jié)構(gòu)的各六邊形的一邊的平均長(zhǎng)度可以 為1~100 μ m，優(yōu)選為3~30 μ m，更優(yōu)選為5~15 μ m。
[0025] 〈8> -種材料，具有上述〈1>~〈7>的任一項(xiàng)所述的膜。
[0026] 〈9> 一種太陽(yáng)能電池，具有上述〈1>~〈7>的任一項(xiàng)所述的膜。
[0027] 〈10>-種膜的制造方法，所述膜具有單層碳納米管，且該膜具有單層碳納米管的 密集部分和單層碳納米管的稀疏部分，所述制造方法通過(guò)包含以下工序而得到上述膜：
[0028] 工序A，準(zhǔn)備在基板上形成了的具有垂直取向單層碳納米管的層；和
[0029] 工序B，將形成了具有單層碳納米管的層的面暴露于選自水和低級(jí)醇中的至少1 種的蒸汽中，形成單層碳納米管的密集部分和單層碳納米管的稀疏部分，并通過(guò)密集部分 在具有單層碳納米管的層上形成類蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0030] 〈11>在上述〈10>中，可以還具有：工序C，在將工序B中得到的產(chǎn)物浸漬于60~ KKTC、優(yōu)選為70~90°C、更優(yōu)選為80°C的水中，從基板剝離具有單層碳納米管的層，剝離 了的該層成為膜。
[0031] 〈12>在上述〈10>或〈11>中，具有單層碳納米管的層和膜可以實(shí)質(zhì)上僅由單層碳 納米管構(gòu)成。
[0032] 〈13>在上述〈10>或〈11>中，具有單層碳納米管的層和膜可以僅由單層碳納米管 構(gòu)成。
[0033] 〈14>在上述〈10>~〈13>的任一項(xiàng)中，單層碳納米管的平均直徑可以為0. 7~ 3nm，優(yōu)選為1~2. 5nm，更優(yōu)選為1. 8~2. 3nm。
[0034] 〈15>在上述〈10>~〈14>的任一項(xiàng)的工序A中，具有垂直取向單層碳納米管的層 的單層碳納米管的長(zhǎng)度可以為1~100 μπι，優(yōu)選為3~30 μπι，更優(yōu)選為4~8 μπι。
[0035] 〈16>在上述〈10>~〈15>的任一項(xiàng)中，密集部分可以具有其軸向相對(duì)于膜垂直取 向了的單層碳納米管。
[0036] 〈17>在上述〈10>~〈16>的任一項(xiàng)中，稀疏部分可以實(shí)質(zhì)上僅由其軸向相對(duì)于膜 水平配置了的單層碳納米管構(gòu)成。
[0037] 〈18>在上述〈10>~〈17>的任一項(xiàng)中，類蜂窩結(jié)構(gòu)的各六邊形的一邊的平均長(zhǎng)度 可以為1~100 μ m，優(yōu)選為3~30 μ m，更優(yōu)選為5~15 μ m。
[0038] 〈19> 一種具有膜的材料的制造方法，所述膜具有單層碳納米管，該膜具有單層碳 納米管的密集部分和單層碳納米管的稀疏部分，所述制造方法包含以下工序，得到上述材 料：
[0039] 工序A，準(zhǔn)備在基板上形成了的具有垂直取向單層碳納米管的層；
[0040] 工序B，將形成了具有單層碳納米管的層的面暴露于選自水和低級(jí)醇中的至少1 種的蒸汽中，形成單層碳納米管的密集部分和單層碳納米管的稀疏部分，并通過(guò)密集部分 在具有單層碳納米管的層上形成類蜂窩結(jié)構(gòu)；
[0041] 工序C，將工序B中得到的產(chǎn)物浸漬于60~100°C、優(yōu)選為70~90°C、更優(yōu)選為 80°C的水中，從基板剝離具有單層碳納米管的層，剝離了的該層成為膜；以及
[0042] 工序D，將工序C中得到的膜配置在規(guī)定位置。
[0043] 〈20>在上述〈19>中，材料可以是太陽(yáng)能電池。
[0044] 〈21>在上述〈19>或〈20>中，具有單層碳納米管的層和膜可以僅由單層碳納米管 構(gòu)成。
[0045] 〈22>在上述〈19>或〈20>中，具有單層碳納米管的層和膜可以僅由單層碳納米管 構(gòu)成。
[0046] 〈23>在上述〈19>~〈22>的任一項(xiàng)中，單層碳納米管的平均直徑可以為0. 7~ 3nm，優(yōu)選為1~2. 5nm，更優(yōu)選為1. 8~2. 3nm。
[0047] 〈24>在上述〈19>~〈23>的任一項(xiàng)的工序A中，具有垂直取向單層碳納米管的層 的單層碳納米管的長(zhǎng)度可以為1~100 μπι，優(yōu)選為3~30 μπι，更優(yōu)選為4~8 μπι。
[0048] 〈25>在上述〈19>~〈24>的任一項(xiàng)中，密集部分可以具有其軸向相對(duì)于膜垂直取 向了的單層碳納米管。
[0049] 〈26>在上述〈19>~〈25>的任一項(xiàng)中，稀疏部分可以實(shí)質(zhì)上僅由其軸向相對(duì)于膜 水平配置了的單層碳納米管構(gòu)成。
[0050] 〈27>在上述〈19>~〈26>的任一項(xiàng)中，類蜂窩結(jié)構(gòu)的各六邊形的一邊的平均長(zhǎng)度 可以為1~100 μ m，優(yōu)選為3~30 μ m，更優(yōu)選為5~15 μ m。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有單層碳納米管的膜及其制造方法，所述單層碳納米管 具有能夠充分發(fā)揮其特性的形狀。
[0052] 另外，根據(jù)本發(fā)明，除了上述效果以外，還能夠提供具有上述膜的材料，例如太陽(yáng) 能電池。
[0053] 并且，根據(jù)本發(fā)明，除了上述效果以外，還能夠提供具有上述膜的材料的制造方 法，例如具有上述膜的太陽(yáng)能電池的制造方法。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 圖1是對(duì)于本發(fā)明的具有單層碳納米管的膜，示意性地示出俯視圖（b)、俯視圖 (b)的A-A'的截面圖（c)和俯視圖（b)的B-