[发明专利]一种干法转移银纳米线透明电极的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料应用和纳米制造领域，具体涉及一种干法转移银纳米线透明电极的方法。

背景技术

透明电极是指同时具备在可见光区域内的高透光率(85％以上)与低电阻率(1×10^-3Ω·㎝以下)特性的电极。目前透明电极已经被广泛应用于平面显示、太阳能电池、触摸屏、电子纸、透明晶体管等领域，具有极其广阔的市场前景。一维的银纳米线网络具有高的导电性和透光性，抗弯折性，以及能在多种基底上进行大面积制备等优点。品质因数等于直流电导率和透光率的比值，是描述透明电极性能的综合指标(MRSBULLETIN,36:774-781(2011))。文献报道石墨烯为113，碳纳米管为25，PEDOT:PSS为25，相比于这些常见的透明电极竞争者，银纳米线透明电极具有最高的品质因数350，与ITO透明电极的300～380相当(ACSAppl.Mater.Interfaces,6:1447-1453(2014)；AcsNano,3:1767-1774(2009))。因而银纳米线透明电极作为最有前途的新型透明电极材料得到了多个研究机构和工业界的广泛关(Adv.Mater.22:4378–4383(2010)；AcsNano,7:1081-1091(2013)；Adv.Energy.Mater.3:1657–1663(2013)；Energy.Environ.Sci,7:2764–2770(2014))。

银纳米线透明电极常常作为光电器件的顶电极以实现器件的半透明性,因此需要选择适当的成膜工艺如旋涂，刮涂，喷涂等实现银纳米线在薄膜器件上的均匀涂覆。目前已经有大量关于银纳米线透明电极作为有机太阳能电池，有机-无机卤化铅钙钛矿电池顶电极的报道，但是通常只能选用喷涂工艺，使得到达器件薄膜表面的溶剂量最少，同时溶剂几乎只能用异丙醇(Adv.Energy.Mater.3:1657–1663(2013)；Nanoscale,7:1642-1649(2015))。这样大大降低了灵活性并且增加了工艺的复杂性。究其原因，由于银纳米线通常分散在水，甲醇，乙醇等水溶性溶剂中，直接滴加到器件表面会对一些薄膜(如有机聚合物P3HT，Spiro-MeOTAD，有机-无机卤化铅钙钛矿材料CH₃NH₃PbI₃)造成不可逆的损坏(使薄膜材料移除或分解)，因此在这些特殊的应用场合亟待需要发展一种干法转移技术直接将银纳米线透明电极转移到光电器件表面。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种干法转移银纳米线透明电极的方法，该方法能够实现银纳米线透明电极的完全转移，且方阻和透光性没有明显变化，转移的银纳米线透明电极可作为太阳能电池和光电探测器等光电器件的顶电极。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种干法转移银纳米线透明电极的方法，包括以下步骤：

1)银纳米线/PMMA复合物的制备：

向银纳米线透明电极上滴加PMMA胶至完全覆盖整个银纳米线透明电极，然后旋涂获得厚度为0.2～0.5μm的PMMA包覆，接着刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜；

2)转移复合薄膜到PDMS：

将作为转移载体的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使其与银纳米线/PMMA复合薄膜的表面完全贴合；

向步骤1)中的中间薄膜一侧滴加水，然后从加水一侧的PDMS开始将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离；

3)剥离PDMS以及移除PMMA胶：

首先，将步骤2)中粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到经过预热的目标基底上，同时使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合；

然后，待与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上；

最后，去除PMMA胶，实现银纳米线透明电极的转移。

所述步骤1)中旋涂的转速为1000～4000转/分钟。

所述步骤3)中经过预热的目标基底的温度为50～70℃。

所述步骤3)中目标基底为玻璃基底、硅片、PET或有机薄膜。

所述有机薄膜为P3HT、PEDOT:PSS或Spiro-MeOTAD。