论文部分内容阅读
透明导电电极兼具高导电性和光学透明性,是光电器件(如有机发光二极管、太阳能电池)的重要组成部分。掺杂金属氧化物(如ITO)电极是目前使用最广泛的透明电极,但其关键元素成本高、氧化物质脆等限制了它的使用。下一代器件应集柔性、轻薄于一体,故要求相应的电极具备柔性。本论文基于高长径比纳米银线与紫外胶制备新型纳米银线透明电极,该电极具有优异的光电性能、良好的机械柔性、衬底附着性以及热和化学稳定性等,并基于该电极制备了柔性透明加热器和非晶硅薄膜太阳能电池。研究内容主要包括: 1.高长径比、尺寸均匀的纳米银线的合成。采用改良的多元醇法,以硝酸银为银源,乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面封端剂,三氯化铁为晶种诱导剂,主要探索了反应过程中转子的转速和反应温度对纳米银线长度以及表面形貌的影响,得出当转子转速为零、反应温度为135℃时,合成的纳米银线长径比较高、尺寸较均匀,且重复性较好。 2.高性能纳米银线透明电极的制备和表征。通过依次采用迈耶棒法制备纳米银线透明电极,机压法降低电极表面电阻,紫外胶增强纳米银线与衬底的附着力,最终得到了高性能纳米银线透明电极。该电极具有极其优异的光电性能(最优值为T=95.98%,Rs=5.40Ω/sq,F=1686)。此外,该电极还拥有优异的机械柔性、优良的化学和热稳定性等。而且,该电极采用全溶液法制备,无需真空设备,工艺简单,成本相对低廉,更适合工业化生产。 3.基于纳米银线透明电极制备了柔性透明加热器和非晶硅薄膜太阳能电池。柔性透明加热器具有优异的加热性能,能在较短的时间(~40 s)、较低的输入电压(3 V)达到较高的温度(~80℃),并且热循环稳定性较好;非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率为6.57%,比相同工艺下前电极为ITO的非晶硅薄膜太阳能电池(4.95%)提高了33%,显示了纳米银线透明电极在太阳能领域广阔的应用前景。 综上所述,我们采用全溶液法制备了新型高性能纳米银线透明电极,该电极具有优异的光电性能、机械柔性、化学和热稳定性、以及优良的衬底附着性。基于该电极制备了柔性透明加热器和非晶硅薄膜太阳能电池,二者均展现了优良的性能。研究结果表明,纳米银线透明电极性能优异,是传统掺杂金属氧化物电极的有力替代者。