[发明专利]一种改善柔性聚合物透明导电薄膜光电特性的方法及应用

说明书

本发明公开了一种改善柔性聚合物透明导电薄膜光电特性的方法及应用，通过将切割成方块状的衬底用去离子水、酒精、去离子水各超声清洗10～15分钟；将PH1000、乙二醇按质量比为93：7混合后，往混合液中滴入一滴含F粘合剂，搅拌6～8个小时，得到PEDOT：PSS悬浮液；在衬底上旋涂或喷涂PEDOT：PSS悬浮液，根据PEDOT：PSS薄膜的厚度和表面均匀性确定旋涂或喷涂参数；将沉积了PEDOT：PSS悬浮液的衬底在热板上干燥，根据衬底和PEDOT：PSS薄膜的性质确定干燥参数；对干燥后的衬底表面的PEDOT：PSS薄膜进行机械压力处理。该柔性聚合物透明导电薄具有很好的柔性和透明导电性，适于在柔性有机光电子器件电极材料或界面修饰材料方面的应用。

技术领域

本发明属于有机光电子器件技术领域，尤其涉及一种改善柔性聚合物透明导电薄膜光电特性的方法、该方法获得的改善光电特性后的柔性聚合物透明导电薄膜，以及该导电薄膜的应用。

背景技术

能源是人类生存和发展的支撑，在过去几十年中，化石能源(煤、石油、天然气)的大量使用，对人类赖以生存的环境造成了严重的危害，因此寻找一种可再生的清洁能源变得极为重要。由于太阳能清洁环保，没有污染，利用价值高，是可再生能源等，这些优点决定了其在能源更替中不可取代的地位，太阳能电池是实现太阳能转换为电能的器件，近年来，受到科学家的广泛关注和研究，取得了巨大的研究进展。到目前为止，晶硅太阳能电池的光电转换效率最高，制备工艺和技术也最为成熟，但是所需要的高品质硅，制备工艺复杂，价格昂贵，导致其成本过高，不宜普遍使用。因此，人们开始关注和研究有机太阳能电池(OSC)，因其具有成本低、柔性好、可大面积加工等独特的优点，使其成为太阳能转换最有前景的器件之一。

近年来，由于低成本，制作工艺简单，可实现大批量生产等优点各种柔性有机光电子器件受到科学家的广泛关注和研究，特别是柔性有机太阳能电池和柔性有机电致发光二极管等领域。第一个有机电致发光二极管(OLED)自1987年被美国Kodak公司研制出来之后，便奠定了其广阔的应用前景。由于有机电致发光二极管具有宽视角，超薄，响应快，发光效率高等优点，是全球公认的下一代主流显示器；有机电致发光二极管具有功耗小，可大面积成膜等优点，可作为理想的平面光源用于照明；同时有机电致发光二极管是用有机材料和无定形材料制作的一种全固态的薄膜器件，因而具有很好的柔性，这使其成为可穿戴智能设备领域中重要的技术。随着人们对物质生活的需求不断提高，有机电致发光二极管将在信息显示，照明技术和柔性器件等领域具有很大的应用潜力。

有机太阳能电池的器件结构是金属背电极和透明电极之间夹有有机活性层，太阳光透过透明电极到达有机活性层，活性层吸收部分光子产生激子，由于浓度梯度作用，激子在活性层中扩散和迁移。由于正负电极的功函数差，会在器件内产生内建电场，这个内建电场会使到达给体和受体界面处的激子分离成电子和空穴，电子和空穴分别被阴极和阳极收集便产生了电流。有机电致发光二极管的器件结构是金属阴极和透明阳极之间夹有有机层空穴和电子分别从阳极和阴极两端注入，在有机层中空穴和电子相遇并形成激子，激子通过辐射跃迁，以光子的形式释放能量，然后器件产生的光子经过透明电极射出。由于ITO(氧化铟锡)的功函数(4.5～4.7eV)介于大多数导电聚合物的LUMO与HOMO之间，且具有良好的电导率和透光率，常常用作有机太阳能电池和有机电致发光二极管的透明电极。然而ITO属于金属氧化物，最大的缺点柔性差，易碎裂，不适用于柔性有机光电子器件领域。

PEDOT：PSS作为一种新型的导电聚合物，具有很好的柔性和透明导电性，恰好可以弥补ITO的缺点，成为柔性有机光电子器件电极材料或界面修饰材料。然而，现有PEDOT：PSS薄膜的电导率较低，在近红外光的透过率比较低，限制了其在柔性有机光电子器件领域的应用。Ouyang等人用浓硫酸对PEDOT：PSS薄膜进行处理，使PEDOT：PSS薄膜的电导率很高，但是这种方法所得到的PEDOT：PSS薄膜不能用作柔性有机太阳能电池的电极，因为浓硫酸具有强腐蚀性，会破坏柔性衬底的平整性，不利于薄膜在柔性光电子器件领域中的应用。

发明内容