[发明专利]一种金属网格型透明电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属网格透明电极的制备方法，将两种聚合物按照一定的重量比溶于第一种溶剂当中，配成浓度为1mg/mL‑500mg/mL的溶液，将溶液旋涂到金属膜表面制备薄膜。用第二种溶剂选择性地去掉一种聚合物形成网格图案。用刻蚀法去掉未被遮挡的金属表面，去掉旋涂薄膜得到金属网格透明电极。所得金属网格透明电极具有微米级的线宽。透过率在60％‑90％，方阻在1Ω/sq‑1000Ω/sq。

技术领域

本发明涉及电极的制备方法技术领域，具体涉及一种金属网格型透明电极的制备方法。

背景技术

透明电极是现代光电器件中不可或缺的组成部分，已经在太阳能电池、发光二极管、触摸屏、智能玻璃等领域获得了广泛的应用。商业化的透明电极材料为氧化铟锡(ITO)化合物，存在质脆、成本高的问题。代替ITO的透明电极材料包括石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、超薄金属薄膜以及金属网格透明电极。

单层石墨烯具有良好的导电性能。但制备单层、大面积、高质量的石墨烯是一个难点。碳纳米管制备透明电极时具有较高的接触电阻，导致导电性能不佳。导电聚合物具有良好的透光性能，但导电性能不佳。金属网格透明电极是新一代透明电极的典型代表。它利用了金属良好的导电性并通过镂空的图案实现透光性能。在所有金属中，银的电导率最高，但成本较高。铜具有第二高的电导率，成本大约是ITO的1％。因此，铜网格透明电极的应用前景非常广阔。

金属网格制备方法中，将金属线进行旋涂或喷涂是较为简单的。但所得金属网格的金属线聚集程度不容易控制，金属线彼此交叠，表面粗糙度较大，一般需要额外的熔接(welding)步骤。第二种思路是模板法，借助各种模板实现最终的金属网格图案。模板法按照机理可以分为增材法和减材法两大类。增材法是在模板的基础上进行金属化，结合转移(transfer)或者图形反转(lift-off)实现最终的图案。以静电纺丝薄膜为模板，结合金属蒸镀可以形成与电纺丝薄膜一样图案的金属网格。将金属网格图案转移到衬底上可以制备金属槽透明电极(Nature Nanotechnology，2013，8，421)。图形反转方案预先在衬底上形成网状凹槽，结合金属化和牺牲层的剥离制备金属网格透明电极(Advanced MaterialsTechnologies，2016，1，1600095)。减材法的典型例子是刻蚀法。以静电纺丝膜为模板附着于连续金属膜表面，用湿法刻蚀或者干法刻蚀去掉未被掩膜遮挡的部分，形成金属网格(ACS Nano，2014,4782和ACS Nano，2015,9,2502)。

实现连续的网状图案是制备金属网格透明电极的关键问题。已经有多种方法用于解决这一问题，包括静电纺丝模板(ACS Nano，2014,4782)，自龟裂模板(AdvancedMaterials Technologies，2016，1，1600095)，呼吸图案(breath figure)模板(2016,8,11122)。此外，聚合物的相分离也能够形成各种网状图案，例如利用聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的相分离，结合光刻技术能够制备纳米线宽图案(ACS Nano，2015,9,7506)。但光刻技术成本较高。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种金属网格型透明电极的制备方法，本发明中的网状图案通过旋涂聚合物实现。通过选择聚合物类别，溶剂种类，溶液浓度、旋涂速率、旋涂时间使旋涂薄膜生成连续的网状条纹。以该网状条纹为模板，结合刻蚀工艺得到最终的金属网格透明电极。该方法具有成本低，成型迅速的特点。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种金属网格型透明电极的制备方法，将两种聚合物按照一定的重量比溶于溶剂1当中，配成浓度为1mg/mL-500mg/mL的溶液，将溶液旋涂到金属膜表面制备薄膜；用溶剂2选择性地去掉一种聚合物形成网格图案；用刻蚀法去掉未被遮挡的金属表面，去掉旋涂薄膜得到金属网格透明电极；

所述的溶剂1为四氢呋喃、环己烷、氯仿、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种；