前景广阔：纳米银膜的光电器件应用
发布时间：2022-11-29 11:14:20 所属栏目：应用 来源：
导读： 专业做知识，认真做自己！
AgNWs透明导电膜在光电器件中的应用
AgNWs透明导电膜凭借其高导电性、高透光性以及良好的柔性等优点，在触控显示、有机发光二极管、薄膜太阳能电池等光电器件领域中得
AgNWs透明导电膜在光电器件中的应用
AgNWs透明导电膜凭借其高导电性、高透光性以及良好的柔性等优点，在触控显示、有机发光二极管、薄膜太阳能电池等光电器件领域中得
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专业做知识，认真做自己！ AgNWs透明导电膜在光电器件中的应用 AgNWs透明导电膜凭借其高导电性、高透光性以及良好的柔性等优点，在触控显示、有机发光二极管、薄膜太阳能电池等光电器件领域中得到了广泛的应用。 当然，除了光电器件领域，还可以用于PDLC智能玻璃，交互式电子白板等等。 柔性触控显示 在触控显示电子器件中，需要获得低雾度和高导电性的透明电极来提高其整体性能。 相对于传统的ITO，AgNWs透明导电膜作为触控显示器件的电极，有着低雾度、高透光性、低生产成本、柔性易弯折及高导电性等优点，因此，被广泛应用于新一代柔性触控显示器件中。 Moon等通过控制AgNO3和NaCl的摩尔浓度以及PVP的分子量合成了长度为200μm、直径为45nm AgNWs，制备的透明导电膜的光透过率可达96%、电阻值为100Ω/□，并将此AgNW网络用于柔性显示器件中(图11)。 图11(a)具有合成AgNWs的柔性触摸屏的演示图;(b、c)在不同雾度下制造的AgNWs触摸屏的可见度的比较 Lee等制备的AgNWs/PEDOT∶PSS复合电极的透射率高达90%，且薄层电阻低至25～54Ω/□，并将其应用到触控显示面板中。 将PEDOT∶PSS均匀涂覆在AgNWs网络上，这样在干燥过程中PEDOT∶PSS就会起到“焊接”作用，使AgNWs紧密接触，从而降低接触电阻(图12)。 图12(a)由AgNW/PEDOT∶PSS复合膜所制造的小尺寸(7．5cm×5cm)触控显示面板示意图; (b)A4尺寸(250mm×275mm)的触控显示面板示意图; (c)可弯曲触摸屏示意图 Bari等通过使用葡萄糖作为还原剂合成长度为200～500μm、平均直径为45～65nm的AgNWs， 并利用旋涂法制备了透光度为90%和薄层电阻为10Ω/□的透明导电膜， 基于此导电膜所制造的触控面板经过弯曲测试表现出良好的机械稳定性(图13)。 (b)弯曲试验的实物图; (c)在PET基板上制造AgNW电极的触摸屏演示; (d)圆柱形表面上的柔性触摸面板操作图 薄膜太阳能电池 Singh教授小组研制了结构为AgNWs/ZnO的复合电极并成功地将其应用到太阳能电池中(图14a)。 制备过程是先在玻璃上旋涂AgNWs分散液，然后用射频溅射法在AgNWs薄膜上沉积ZnO，最后制备的导电膜的透光度和薄层电阻分别为92%、20Ω/□，将AgNWs/ZnO作为透明导电电极制备的太阳能电池的最大功率转换效率为13.5%。 Lee等将AgNWs透明导电膜用作太阳能电池的电极，所制备的电池的功率转换效率为具有常规金属电极器件的功率转换效率的57%。 Kim等成功将ZnO/AgNWs/ZnO复合电极应用到太阳能电池中(图14b)，ZnO/AgNWs/ZnO复合结构能够实现有效的光传输和电流收集，与常规的ITO基的薄膜太阳能电池相比，其作为电极制备的太阳能电池的功率转换效率提高了20%。 有机发光二极管(OLED) 对OLED器件来说，发光效率和稳定性是评价其性能的关键要素。 作为电极的透明导电膜的光透过率过低时，会严重影响OLED的光耦合效率，降低发光效率， 其导电性直接影响OLED的驱动电压及I-V特性，电极导电性差会导致OLED的驱动电压较大，从而使OLED的稳定性和发光寿命大幅缩减。 因此，提高透明导电膜的透光性和导电性是制备高性能OLED器件的关键。 ITO通常作为OLED的电极，但是其存在脆性大、生产成本高以及在柔性基材上的ITO的电阻会随着弯折次数的增加而显著增大等缺点，无法使OLED器件在较大的机械应力下保持长期的稳定性，而柔性易弯折的AgNWs透明导电膜可以有效地解决这个问题。 Kim等将AgNWs透明导电膜用于柔性OLED照明中，利用具有预先设计图案的干膜光刻胶(DFＲ)通过热压的方式设计AgNWs电极(图15) 并将AgNWs嵌入具有低熔融温度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，将AgNWs导电膜的ＲMS粗糙度降低至约4.1nm光电器件应用，所制备的OLED器件的导通电压为2.8V，在电压为6.5V时，其发光亮度达到最大值为23741cd/m2. (b)具有不同形状的AgNW/DFＲ电极的OLED照明图。 基于AgNW/DFＲ和基于ITO的OLED照明的电致发光性能:(c)电流密度-电压;(d)功率效率-亮度 Li等利用等离子处理的方法来提高AgNWs透明导电膜的导电性，且该电极在1000次弯曲循环后可以保持其低薄层电阻。 其制备的OLED器件最大亮度为27000cd/m2、电流效率为11.8cd/A。 Lian等将AgNW/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜作为阳极制备柔性OLED器件，并将AgNW/PVB复合膜浸入银-氨和葡萄糖混合物中，有效地降低了AgNWs的接触电阻和薄膜的粗糙度。 复合薄膜在10000次弯曲循环测试后，其方块电阻仅从10.5Ω/□增大到11.9Ω/□，表明复合薄膜显示出良好的机械稳定性。 复合薄膜经100次胶带测试后，方块电阻无明显增大，表明复合膜与PVB基板有着较好的粘附性。 所制备的柔性OLED器件在电压为10V时，电流密度为121.4mA/cm2，发光亮度为14330cd/m2，并且在1000cd/m2的亮度下，电流效率为27．5cd/A。 Lian等在藻酸盐(NaAlg)薄膜上旋涂AgNWs分散液并对表面施加压力得到NaAlg/AgNW复合结构(图16)，然后将其浸入到CaCl2溶液中， 由于Cl－可以修复AgNWs在机械压制期间产生的断裂，从而显著降低了薄膜电阻，最后制备了电阻为2.3Ω/□、在550nm波长下透射率为83%的NaAlg/AgNWs复合膜。 将NaAlg/AgNWs复合薄膜作为阳极，制作的OLED器件的导通电压为3.6V，在10V电压下，发光亮度为22890cd/m2，并且在1000cd/m2的亮度下，电流效率可达43.1cd/A，其性能可以媲美ITO阳极制备的OLED器件。 总结 虽然目前AgNWs透明导电膜是最有可能代替ITO的导电材料，但要实现量产以满足市场需求，仍存在许多重大挑战。 最明显就是导电膜的方阻均一性差、雾度高、稳定性差等，这些问题严重制约着AgNWs大规模应用于制造业。 以下是几个迫切需要解决的问题: (1)超细AgNWs的合成仍然是制约其透明电极应用的瓶颈; (2)降低薄膜的雾度至低于1%，以满足其在光电器件中应用的要求; (3)增强涂覆层与基材的粘附性及改善方阻均一性，这就对AgNWs分散液的流变性有着较高的要求; (4)增加涂覆层避免AgNWs被氧化，增强薄膜的长期稳定性。 柔性电子崛起的产业趋势已经日趋明朗，柔性显示器、柔性照明、柔性太阳能电池、柔性传感器等产品已经从实验室走向市场。 在这种产业的趋势之下，具有可挠性、高透光性、高导电性的柔性透明导电膜是许多柔性光电产品的基础。 柔性透明导电膜将会成为柔性光电产品的战略性材料，相信随着越来越多的研究工作投入到AgNWs及其导电膜方面，AgNWs合成和透明电极制备工艺会逐渐成熟，其取代ITO成为新一代柔性透明电极材料只是时间的问题。 （编辑：应用网_扬州站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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