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石墨烯和金屬網孔復合膜柔性透明電極

1、主要功能及應用領域透明電極在太陽能電池、有機發光二極管、觸摸屏等光電器件中具有重要的應用價值，目前應用最多的用氧化銦錫（ITO）為制造的透明電極，但ITO存在脆性大，無法彎曲，近年來隨著光電器件對透明電極需求的增加，銦的價格也大幅提高。由于石墨烯產業化后的預期成本低，成為柔性透明電極的主要材料之一，但在實際中由于大面積石墨烯總會存在一定的缺陷，影響了其導電率，本項目結合石墨烯和納米金屬網孔的優勢制備出石墨烯和金屬網孔復合膜柔性透明電極。 2、特色與先進性技術指標特色：利用低成本、無污染的溶膠在透明基底形成網狀模板，利用模板制作金屬網格；通過轉移石墨烯在金屬網格上制作一種石墨烯/金屬網格復合電極。其復合電極表現出優異的光電特性。通過結合單層石墨烯的高透光性和金屬網格的導電性，有效地彌補了化學氣相沉積法（CVD）-石墨烯多晶結構的缺陷和金屬網格不利于制作依賴垂直電流傳輸器件的的缺點，從而提高透明復合電極的光電特性。圖1 制備的石墨烯及拉曼圖，可以看到非常清楚的2D峰，右圖為金屬網孔的顯微圖。 3.技術指標復合電極：面電阻為 21.2 、透光率為92%（在550nm波長測得），下圖表明其寬帶的透射光譜特性。圖2 復合電極的透過率將復合電極制作在PET基底上，使其可以表現出優異的機械柔軟性。在將透明電極從正向到反向彎曲，其彎曲角度從-150o達到150o時，其電導率也只下降3.4%，反復彎折100次，電導率幾乎沒有什么變化。 4、產業化的關鍵性問題高性能的透明電極在許多光電器件是必不可少的，例如觸摸屏、光伏電池、有機發光二極管等。目前商業上，由于氧化銦錫（ITO）薄膜的高光學透過率、低面電阻和成熟的制造工藝，在作為透明電極方面已廣泛地應用在各種光電器件中。但銦是稀有金屬，在地殼中的分布量比較小且分散，主要以微量存在于錫石和閃鋅礦中，且隨著液晶顯示器和觸摸屏等產品的普及，因此銦的價格在急劇上漲。此外，氧化銦錫透明電極缺乏柔韌性，不易彎曲，化學穩定性差，不適合應用于柔性透明電極。傳統上制備金屬網采用光刻法及蝕刻工藝。但是，通過采用光刻法制備的金屬網格不僅成本較大、工藝復雜、效率低，而且在制備的工藝條件、設備要求也較高。本實驗采用了低成本高效率的方法制備金屬網格，再通過CVD法生長大面積石墨烯并轉移在金屬網格上。實驗過程中工藝簡單、成本低、效率高，并可制備大面積-高質量的透明電極。

電子科技大學 2021-04-10

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