[發明專利]一種基于半包埋導電網格的柔性透明電極的制備方法及其制品和應用

在審

• 申請號: 202110384714.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113113188A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊永瑞;閔凡一;李正;喬雅麗;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及材料領域，公開了一種基于半包埋導電網格的柔性透明電極的制備方法，該方法包括如下步驟：1）在犧牲層表面制備凸起的圖案化導電網格；2）將所述犧牲層表面具有圖案化導電網格的一面包埋入透明電極的高分子目標基底中；3）將所述透明電極上方的犧牲層除去從而得到低表面粗糙度的柔性透明電極。該制備方法實現了以二維氣泡陣列組裝的導電網格在高性能柔性透明電極中的應用。以該方法制備的柔性透明電極實現了低表面粗糙度、高透過率、低方阻、制備簡單快捷、便于大規模生產。

技術領域

本發明涉及材料領域，具體涉及一種基于半包埋導電網格的柔性透明電極的制備方法及其制品和應用。

背景技術

具有高透過率、低方阻、低表面粗糙度的柔性透明電極是新興的柔性電子器件中不可或缺的一部分。柔性透明電極的應用涵蓋太陽能電池、光電探測器、有機發光二極管、量子點發光二極管、透明電磁屏蔽材料、透明加熱薄膜等多種領域。

目前光電器件中廣泛使用的導電金屬氧化物電極因其脆性和高溫（大于200℃）制造過程而不適用于柔性電子器件。例如透明氧化銦錫（ITO）需使用真空沉積系統成膜，并在400℃ 以上退火結晶。除去高成本的生產過程，ITO還具有高模量和低泊松比等特點，這些特點使柔性ITO電極在彎折過程中易產生裂縫。裂縫的產生會極大影響透明電極的導電與透光性能。

為解決柔性金屬氧化物電極高方阻、低柔性的缺陷，研發了高效柔性透明電極材料，包括導電高分子、超薄金屬薄膜、低維碳材料、金屬網格或金屬納米線等。在這些材料中，導電高分子和低維碳材料透過性良好，但方阻卻遠大于透明金屬氧化物。超薄金屬薄膜雖然保留了金屬良好的導電性，但對于光的透過率卻被極大犧牲。而金屬納米線和金屬網格憑借低方阻（0.5-10 ohm）、高透過率（大于85%）、良好的柔性等優勢成為了有希望替代導電金屬氧化物的下一代柔性透明電極材料。相比于金屬納米線，金屬網格因其可調控的網格密度，從而展示出了更加可控的方阻與透過率，進一步展示出了在柔性透明電極中很大的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備結構可控、性能優異、工藝簡單的半包埋導電網格的柔性透明電極的方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種制備基于半包埋導電網格的柔性透明電極的方法，該方法包括如下步驟：

1） 在犧牲層表面制備圖案化的導電網格；

2）將所述犧牲層表面具有圖案化導電網格的一面包埋入透明電極的高分子目標基底中；

3）將所述透明電極上方的犧牲層除去從而得到柔性透明電極。

根據本發明，所述步驟1）中犧牲層為在平整光滑的玻璃片表面旋涂上一層犧牲層溶液，經加熱退火而制得。

根據本發明，所述犧牲層溶液是由犧牲層材料和溶劑組成。

根據本發明，所述犧牲層材料選自氧化鋅、二氧化錫、三氧化鉬、醋酸纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯醇中的一種或多種；優選為聚甲基丙烯酸甲酯。

根據本發明，所述溶劑為 水、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、丙酮、甲苯或1-氯代苯中的一種或多種；優選為1-氯代苯。

根據本發明，所述犧牲層溶液的濃度為1 ～ 100 mg/ml，具體濃度取決于犧牲層材料的成膜特性，優選為80 ～ 100 mg/ml。

根據本發明，所述犧牲層材料的厚度為50-100μm。

根據本發明，所述步驟1）中的導電網格為使用導電材料溶液在所述犧牲層材料表面組裝形成的凸起的導電網格。

根據本發明，所述導電材料溶液是由導電材料和溶劑組成。