CN104658700A - 一种银纳米线透明导电电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银纳米线透明导电电极的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)制备高长径比银纳米线溶液；(2)将衬底进行亲水化处理；(3)将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，干燥后，在衬底上得到银纳米线透明导电薄膜；(4)对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；(5)将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。该方法制成的纳米银线透明导电电极具有优异的载流子收集效率和较高的透光性，且能提高太阳能电池前电极的导电性，降低反射率，潜在提高电池效率和降低制作成本，且机械和环境稳定性好，适合大面积低成本制备。

Description

一种银纳米线透明导电电极的制备方法
技术领域
本发明属于透明导电电极技术领域，具体涉及一种银纳米线透明导电电极的制备方法。
背景技术
一般来说，透明导电电极是指对入射光波长范围在380nm到780nm之间的光谱的透射率大于80％、且电阻率低于10-3Ω·cm的薄膜电极。1907年Badeker首次报道半透明导电CdO材料，直到第二次世界大战，透明导电薄膜(Transparent conductive film，TCF)材料才得到足够的重视和应用。现在，TCF材料(例如ITO(Indium tin oxide))、TFO(fluorine-doped tin oxide))已经广泛地应用在平板显示，节能玻璃和太阳能电池中。从物理角度看，物质的透光性和导电性是一对基本矛盾。一种材料要具备良好的导电性，必须同时有较高的载流子浓度和较高的载流子迁移率，然而较高浓度的载流子会吸收光子从而提高了材料对光的吸收率降低了其透射率。从CdO到ITO，以及AZO(Al-dopedZnO)；从金属薄膜到聚合物薄膜；从单一组分到多元材料；对透明导电薄膜的研究一直围绕这一矛盾展开。金属氧化物，特别是ITO，在可见光区具有较高的光透过率和较低的电阻率，在过去50年来一直是透明导电电极研究和应用的热点。然而金属氧化物本身导电性有限，且质脆易碎，不易变形等缺陷，同时原料资源日益稀缺，价格昂贵，已经无法满足现代光电子器件的发展的需求近年来随着微纳米技术的发展，透明导电电极开拓的一个新领域是二维微纳米新材料与结构薄膜电极，例如高聚物导电薄膜，碳纳米管膜，石墨烯膜以及金属纳米线膜。石墨烯薄膜因其本身特殊的形貌而具有很好的柔性，同时也具有很好的载流子迁移率，但量产技术尚未成熟；碳纳米管薄膜需要较大长径比，且碳管的均匀分散和碳管之间的欧姆电阻问题限制了薄膜的面内导电性。透明导电薄膜除了优良的导电性，还需要优良的光透射率，光电导率之比(σDC/σopt,σDC决定电极面电阻，σopt决定薄膜光透过率)很好的描述透明导电薄膜的光电性能。研究表明：一般碳纳米管光电导率之比为6-14，石墨烯为～70，ITO为120-200，而纳米金属银线电极具有215，由此可以看出纳米银线具有出色的导电性和光透射率。由于银是电良导体，导电性好，因而微纳米银线用作电极材料可以降低能耗(相对于氧化物薄膜电极)。同时微纳米银线的粒径小于可见光入射波长时，金属微纳米结构的等离子效应增强光透射率，使电极具有很好的光电性能，有利于提高电池器件的效率。同时微纳米银线电极适合柔性、大面积低成本生产。因而微纳米银线电极将成为现在ITO透明导电电极的有利替代者。
正是由于具有上述优点和良好的应用前景，微纳米银线电极近年来受到国内外广泛的关注。微纳米银线用作电极主要包括两种方式，一是有序的网格电极，即在衬底表面通过丝网印刷、电子束、聚焦离子束刻蚀等技术获得规则宏观或微纳米尺度栅线。在传统晶体硅太阳能电池中，银浆栅线电极被大量使用。通过丝网印刷和后续的高温(～800℃)退火得到银浆栅线电极。但这种电极昂贵的制备方法(丝网印刷、离子束和电子束刻蚀等)大幅地提高了电极成本。二是液相法大面积制备随机纳米银线薄膜电极。随机纳米银线网因其优异的光电性能，耐弯折性以及易于在不同材料的衬底上进行大面积制备等优点得到了研究机构和工业界的广泛关注(Ye,S.,Rathmell,A.R.,Chen,Z.,Stewart,I.E.&Wiley,B.J.Metal nanowire networks:the next generation of transparentconductors.Advanced materials 26,6670-6687,doi:10.1002/adma.201402710(2014).)。然而，高表面电阻以及低表面附着力限制了纳米银线的大面积应用，为了制备性能优异的纳米银线电极，高温退火、高强度脉冲激光烧结和表面封装等复杂的后处理工艺被用来解决上述问题，但是这些工艺不仅耗时而且耗能。
因此，如何低成本地制备具有高透明，低表面电阻，良好衬底附着力和机械环境稳定性等优异性能的纳米银线电极成为其在光电领域，例如触摸显示、光伏等大量应用的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种银纳米线透明导电电极的制备方法，该制备方法制成的银纳米线透明导电电极具有高透明，低表面电阻，良好衬底附着力以及机械环境稳定性，该制备方法制作成本低，适合大面积低成本制备。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种银纳米线透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备高长径比银纳米线溶液；
(2)将衬底进行亲水化处理；
(3)将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，干燥后，在衬底上得到银纳米线透明导电薄膜；
(4)对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；
(5)将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。
在上述银纳米线透明导电电极的制备方法中：
步骤(1)中所述的高长径比的银纳米线溶液的制备过程优选是：
(a)取乙二醇加热至150～170℃，保持20～60min，然后将乙二醇溶液降温至135～155℃，得溶液1；
(b)取银盐和聚乙烯吡咯烷酮PVP，分别溶于乙二醇中，待二者完全溶解后，得银盐溶液和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液，混合并充分搅拌，得溶液2；
(c)向溶液2中加入金属卤化物溶液混匀后得溶液3，将溶液3加入溶液1中，加入速度为1.5～3mL/min，加入过程中保持低速搅拌，加入完成后搅拌速度保持0～150转/分钟，调节反应温度为130～145℃，反应1～3h，得溶液4，冷却至室温；
(d)将上述冷却后的溶液4稀释后，离心清洗，除去上清液，所得沉淀物分散在乙醇中，即制备获得高长径比的银纳米线溶液。
在该高长径比的银纳米线溶液的制备过程中：步骤(b)中银盐溶液的浓度优选为8～20g/L，聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液的浓度优选为6～25g/L，银盐溶液与聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液的浓度比优选为0.8～1.3：1，所述的银盐优选为硝酸银或醋酸银。步骤(c)中所述的金属氯化物优选为氯化铜、氯化铁或氯化铝，其浓度优选为0.6～6mmol/L，加入量优选占溶液2的0.3～0.5％；步骤(c)中溶液1与溶液3的体积比优选为1～2：1；步骤(c)中低速搅拌时的转速优选为200～300转/分钟。步骤(d)中稀释优选采用乙醇，离心清洗时优选采用乙醇或丙酮；制备获得高长径比的银纳米线溶液的浓度优选为0.2～0.6mg/mL；银纳米线溶液中银纳米线的直径优选为60～250nm，长度优选为50～300μm，长径比优选为500～1000。
本发明除了上述公开的采用多元醇法合成高长径比的银纳米线溶液，也可以采用本领域的其他方法制成的高长径比的银纳米线溶液。这里仅列举其中的一种。
步骤(2)中将衬底进行亲水化处理是：将衬底依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10～20分钟，干燥后放入等离子清洗机清洗2～5分钟，清洗后的衬底具有亲水表面。
其中衬底经去离子水清洗后，干燥可以用氮气等吹干。
步骤(2)中所述的衬底优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或玻璃。
步骤(3)中将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上时，可以采用滴涂、喷涂、迈耶棒法等在衬底上涂敷银纳米线溶液得到银纳米线透明导电薄膜。
步骤(3)中将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上时，可以多次涂敷，最好是1～10次。
步骤(3)中干燥优选是将银纳米线透明导电薄膜置于空气中室温下自然晾干。
步骤(4)中对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理是将UV胶和无水乙醇依次涂敷到银纳米线透明导电薄膜。
本发明中的UV胶优选为尤特1019。无水乙醇的涂覆量优选为每次0.1mL～0.2mL，涂覆次数优选为1～2次。
步骤(5)中紫外灯的功率为5～1000W，曝光时间为10～60s。
步骤(5)中将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜真空条件下在紫外光下曝光。
本发明的原理是：银纳米线透明导电薄膜与衬底的附着力非常小，极易刮花，而UV胶的粘附力和透光性(固化后的UV胶透光率几乎为100％)非常优异，为了增强银纳米线透明导电薄膜与衬底的附着力，本申请发明人采用UV胶作为粘附剂，UV胶固化后能极大增强纳米银线透明导电薄膜与衬底的附着力，然而，UV胶的引入会大大增加纳米银线的表面电阻。原因是UV涂层过厚，将纳米银线全部掩盖在下面，即使在甩胶机中高速甩胶，表面电阻仍然非常大。通过在UV胶表面中心滴加无水乙醇，随着无水乙醇的扩散，银纳米线导电薄膜表面的UV胶被推到了样品的边缘，银纳米线透明导电薄膜附近及低于银纳米线透明导电薄膜表面的UV胶保留下来。紫外曝光后，UV胶得以固化，与衬底和银纳米线透明导电薄膜紧密粘合，同时又保证了银纳米线透明导电薄膜的表面电阻几乎没有变化。
本发明具有如下优点：
(1)本发明基于全溶液处理，避免了使用昂贵的真空镀膜设备(如磁控溅射)等，具有良好的应用前景；
(2)本发明容易调节银纳米线透明导电薄膜的厚度，以实现良好的光透性和导电性；
(3)本发明的银纳米线透明导电电极是传统丝网印刷制备的大尺寸银浆栅线电极的可能替代者，能够提高太阳能电池的转换效率和降低电池的生产成本；
(4)本发明银纳米线透明导电电极工艺简单，造价低廉，易于产业化，同时制成的电极具有优异的载流子收集效率和较高的透光性，预期能提高载流子收集效率。
附图说明
图1是实施例1-3中纳米银线透明导电电极的制备流程图，其中(1)表示将银纳米线滴涂到PET衬底上：1表示银纳米线，2表示PET衬底，(2)表示将UV胶滴涂到银纳米线透明导电薄膜上，3表示UV胶，(3)表示将无水乙醇滴到UV胶中间，4表示无水乙醇；(4)表示紫外曝光后形成的银纳米线透明导电电极。
图2是本发明实施例1中经步骤(3)银纳米线滴涂后形成的银纳米线透明导电电极样品光镜图(放大400倍)；
图3是本发明实施例2中经步骤(3)银纳米线滴涂后形成的银纳米线网透明导电电极样品光镜图(放大400倍)；
图4是本发明实施例3中经步骤(3)银纳米线滴涂后形成的银纳米线网透明导电电极样品光镜图(放大400倍)；
图5是本发明实施例1-3中经步骤(5)曝光完成后的银纳米线网透明导电电极样品1，2，3的透射率。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的纳米银线透明导电电极的制备方法，如图1所示，其中(1)表示将纳米银线滴涂到PET衬底上：1表示纳米银线，2表示衬底，(2)表示将UV胶涂到纳米银线薄膜上，3表示UV胶，(3)表示将无水乙醇滴到UV胶上，4表示无水乙醇；(4)表示紫外曝光后的银纳米线透明导电薄膜。主要包括五个步骤：一、多元醇法制备高长径比银纳米线；二、衬底的亲水化处理；三、将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，室温下干燥，得到银纳米线透明导电薄膜；四、对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；五、将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。
各步骤的详细过程如下：
(一)多元醇法制备高长径比银纳米线
多元醇法制备高长径比银纳米线的具体过程是：取50mL乙二醇置于圆底烧瓶，加热至170℃，保持20min；在加热乙二醇的过程中，配制25mL的硝酸银溶液(硝酸银为0.4g，溶剂为乙二醇)和25mL的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液(PVP为0.4g，溶剂为乙二醇)，将硝酸银溶液置于超声清洗机超声10min，PVP溶液置于加热台上加热(加热温度为50℃)10min，当二者完全溶解后，混合并搅拌至均匀混合；向上述混合溶液中加入0.2mL 6mM的AlCl3溶液(溶剂为乙二醇)，匀速搅拌5min后，将混合液匀速加入乙二醇溶液中，加入速度为1.5mL/min，加入时乙二醇温度为150℃，加入过程中保持低速搅拌(300转/分钟)，加入完成后搅拌速度保持约零转/分钟，并将反应温度下调至145℃，反应1.5h，得混合液；待混合液冷却后，加入混合液3倍体积的乙醇稀释，1500转/分钟离心，除去上清液，重复3次，得沉淀物；用乙醇稀释离心得到的沉淀物，即得高长径比的纳米银线溶液，其中银纳米线长度分布范围为50～200μm，且其平均长度约为80μm，直径分布范围为80～200nm，长径比约为600。
(二)衬底亲水化处理
将衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗20分钟，用氮气等吹干后放入等离子清洗机中清洗2分钟得到亲水表面；
(三)银纳米线薄膜的制备
银纳米线透明导电薄膜涂覆：利用滴涂法在衬底上(衬底大小约为5cm×5cm，聚对苯二甲酸乙二醇酯PET)沉积1mL上面制备的银纳米线溶液(浓度约为0.2mg/mL)得到银纳米线薄膜，沉积两次；
银纳米线透明导电薄膜干燥：将银纳米线置于空气中室温下自然晾干，如图2所示；
(四)银纳米线透明导电薄膜与衬底的粘附性处理
将UV胶(尤特1019)和无水乙醇依次涂覆到银纳米线透明导电薄膜上；
当银纳米线透明导电薄膜彻底晾干后，将0.4mL UV胶滴涂到纳米银线上，并使之均匀铺展，UV胶不宜过多，以刚刚平铺到整个纳米银线薄膜上为宜。
当UV胶均匀铺展到纳米银线上，向UV胶的中心位置处滴入约0.1mL无水乙醇，无水乙醇在向四面八方扩展时会推动银纳米线表面的UV胶向样品的边缘移动，经观察，位于银纳米线表面以上的UV胶容易被驱至样品边缘，这样，纳米银线表面便可以露出，表面电阻得到保证。
(五)将上述样品在真空中紫外光(功率为5W)下曝光60s，制成高性能的与衬底具有良好附着力的透明导电电极。
紫外曝光后，银纳米线透明导电样品具有优异的光电性能，银纳米线的附着力也有了极大的提升。
制备成的金属银网格透明导电电极样品1的透射率如图5所示。
与传统丝网印刷制备银大尺寸栅线电极相比，本实施例中的银纳米线网透明导电电极工艺简单，成本低廉，产率较高，易于产业化。同时电极导电性好，透射率较高，并能预期提高载流子收集效率。如图5所示，本发明制备的银纳米线网透明导电电极具有较高的透射率，尤其是在可见光波段本实施例的金属银网格透明导电电极样品透射率高于95％，并且制成的纳米银线网透明导电电极样品1的方阻～9Ω/sq，具有优异的导电性能。
实施例2
本实施例提供的纳米银线透明导电电极的制备方法，如图1所示，其中(1)表示将纳米银线滴涂到PI衬底上：1表示纳米银线，2表示衬底，(2)表示将UV胶涂到纳米银线薄膜上，3表示UV胶，(3)表示将无水乙醇滴到UV胶上，4表示无水乙醇；(4)表示紫外曝光后的银纳米线透明导电薄膜。主要包括五个步骤：一、多元醇法制备高长径比银纳米线；二、衬底的亲水化处理；三、将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，室温下干燥，得到银纳米线透明导电薄膜；四、对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；五、将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。
各步骤的详细过程如下：
(一)多元醇法制备高长径比银纳米线
多元醇法制备高长径比银纳米线的具体过程是：
取50mL乙二醇置于圆底烧瓶，加热至150℃，保持60min；在加热乙二醇的过程中，配制25mL的硝酸银溶液(硝酸银为0.2g，溶剂为乙二醇)和25mL的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液(PVP为0.2g，溶剂为乙二醇)，将硝酸银溶液置于超声清洗机超声10min，PVP溶液置于加热台上加热(加热温度为50℃)10min，当二者完全溶解后，混合并搅拌至均匀混合；向上述混合溶液中加入0.2mL6mM的FeCl3溶液(溶剂为乙二醇)，匀速搅拌5min后，将混合液匀速加入乙二醇溶液中，加入速度为2mL/min，加入时乙二醇温度为150℃，加入过程中保持低速搅拌(300转/分钟)，加入完成后搅拌速度保持约零转/分钟，并将反应温度下调至140℃，反应1.5h，得混合液；待混合液冷却后，加入混合液3倍体积的乙醇稀释，1000转/分钟离心，除去上清液，重复4次，得沉淀物；用乙醇稀释离心得到的沉淀物，即得高长径比的纳米银线溶液。所得到的银纳米线长度分布范围为50～250μm，且其平均长度约为100μm，直径分布范围为80～250nm，长径比约为800。
(二)衬底亲水化处理
将衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗10分钟，干燥后放入等离子清洗机中清洗5分钟得到亲水表面；
(三)银纳米线薄膜的制备
银纳米线透明导电薄膜涂覆：利用滴涂法在衬底上(衬底大小约为5cm×5cm)沉积1mL上面制备的银纳米线(浓度约为0.4mg/mL)得到银纳米线薄膜，沉积两次；
银纳米线透明导电薄膜干燥：将银纳米线置于空气中室温下自然晾干，如图3所示；
(四)银纳米线透明导电薄膜与衬底的粘附性处理
将UV胶(尤特1019)和无水乙醇依次涂覆到银纳米线透明导电薄膜上；
当银纳米线透明导电薄膜彻底晾干后，将0.5mL UV胶滴涂到纳米银线上，并使之均匀铺展，UV胶不宜过多，以刚刚平铺到整个纳米银线薄膜上为宜。
当UV胶均匀铺展到纳米银线上，向UV胶的中心位置处滴入约0.1mL无水乙醇，无水乙醇在向四面八方扩展时会推动银纳米线表面的UV胶向样品的边缘移动，经观察，位于银纳米线表面以上的UV胶容易被驱至样品边缘，这样，纳米银线表面便可以露出，表面电阻得到保证。
(五)将上述样品在真空中紫外光(功率为100W)下曝光30s，制成高性能的与衬底具有良好附着力的透明导电电极。
紫外曝光后，银纳米线透明导电样品具有优异的光电性能，银纳米线的附着力也有了极大的提升。
曝光完成后的金属银网格透明导电电极样品2的透射率如图5所示。
与传统丝网印刷制备银大尺寸栅线电极相比，本实施例中的纳米银线网透明导电电极工艺简单，成本低廉，产率较高，易于产业化。同时电极导电性好，透射率较高，并能预期提高载流子收集效率。如图5所示，本发明制备的纳米银线网透明导电电极具有较高的透射率，尤其是在可见光波段本实施例的金属银网格透明导电电极样品透射率高于85％，并且制成的纳米银线网透明导电电极样品2的方阻～2.34Ω/sq，具有优异的导电性能。
实施例3
本实施例提供的纳米银线透明导电电极的制备方法，如图1所示，其中(1)表示将纳米银线滴涂到PI衬底上：1表示纳米银线，2表示衬底，(2)表示将UV胶涂到纳米银线薄膜上，3表示UV胶，(3)表示将无水乙醇滴到UV胶上，4表示无水乙醇；(4)表示紫外曝光后的银纳米线透明导电薄膜。主要包括五个步骤：一、多元醇法制备高长径比银纳米线；二、衬底的亲水化处理；三、将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，室温下干燥，得到银纳米线透明导电薄膜；四、对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；五、将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。
各步骤的详细过程如下：
(一)多元醇法制备高长径比银纳米线
多元醇法制备高长径比银纳米线的具体过程是：
取50mL乙二醇置于圆底烧瓶，加热至155℃，保持30min；在加热乙二醇的过程中，配制25mL的硝酸银溶液(硝酸银为0.4g，溶剂为乙二醇)和25mL的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液(PVP为0.36g，溶剂为乙二醇)，将硝酸银溶液置于超声清洗机超声10min，PVP溶液置于加热台上加热(加热温度为50℃)10min，当二者完全溶解后，混合并搅拌至均匀混合；向上述混合溶液中加入0.18mL 6mM的FeCl3溶液(溶剂为乙二醇)，匀速搅拌3min后，将混合液匀速加入乙二醇溶液中，加入速度为2mL/min，加入时乙二醇温度为150℃，加入过程中保持低速搅拌(200转/分钟)，加入完成后搅拌速度保持零转/分钟，并将反应温度下调至135℃，反应3h，得混合液；待混合液冷却后，加入混合液3倍体积的乙醇稀释，1000转/分钟离心，除去上清液，重复4次，得沉淀物；用乙醇稀释离心得到的沉淀物，即得高长径比的纳米银线溶液。所得到的银纳米线长度分布范围为50～300μm，且其平均长度大于100μm，直径分布范围为80～250nm，长径比大于800。
(二)衬底亲水化处理
将衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15分钟，干燥后放入等离子清洗机中清洗3分钟得到亲水表面；
(三)银纳米线薄膜的制备
银纳米线透明导电薄膜涂覆：利用滴涂法在衬底上(衬底大小约为5cm×5cm)沉积1mL银纳米线(浓度约为0.3mg/mL)得到银纳米线薄膜，沉积5次；
银纳米线透明导电薄膜干燥：将银纳米线置于空气中室温下自然晾干，如图4所示；
(四)银纳米线透明导电薄膜与衬底的粘附性处理
将UV胶(尤特1019)和无水乙醇依次涂覆到银纳米线透明导电薄膜上；
当银纳米线透明导电薄膜彻底晾干后，将0.5mL UV胶滴涂到纳米银线上，并使之均匀铺展，UV胶不宜过多，以刚刚平铺到整个纳米银线薄膜上为宜。
当UV胶均匀铺展到纳米银线上，向UV胶的中心位置处滴入约0.1mL无水乙醇，无水乙醇在向四面八方扩展时会推动银纳米线表面的UV胶向样品的边缘移动，经观察，位于银纳米线表面以上的UV胶容易被驱至样品边缘，这样，纳米银线表面便可以露出，表面电阻得到保证。
(五)将上述样品在真空中紫外光(功率为1000W)下曝光10s，制成高性能的与衬底具有良好附着力的透明导电电极。
紫外曝光后，银纳米线透明导电样品具有优异的光电性能，银纳米线的附着力也有了极大的提升。
曝光完成后的金属银网格透明导电电极样品3的透射率如图5所示。
与传统丝网印刷制备银大尺寸栅线电极相比，本实施例中的纳米银线网透明导电电极工艺简单，成本低廉，产率较高，易于产业化。同时电极导电性好，透射率较高。如图5所示，本发明制备的纳米银线网透明导电电极具有较高的透射率，尤其是在可见光波段本实施例的金属银网格透明导电电极样品透射率高于75％，并且制成的纳米银线网透明导电电极样品3的方阻～0.97Ω/sq，具有优异的导电性能。
实施例4
与实施例1不同的是，衬底为玻璃，采用多元醇法合成高长径比的银纳米线过程中，开始先将乙二醇加热至170℃，保持60min，然后将乙二醇溶液降温至135℃待用，银盐溶液的浓度为20g/L，聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液的浓度为25g/L，银盐为醋酸银；金属氯化物为氯化铜，其浓度为0.6mmol/L，加入量占醋酸银和PVP总体积的0.5％；温度为135℃的乙二醇溶液为银盐和PVP总体积的2倍；低速搅拌时的转速为200转/分钟，加入完成后搅拌速度保持150转/分钟；离心清洗时采用丙酮。制成的纳米银线网透明导电电极具有较高的透射率、低方阻和优异的光电性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，例如选用不同材料的衬底，或者使用其它种类的金属纳米线(如金纳米线、铜纳米线等)溶液等都是可以的，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)制备高长径比银纳米线溶液；
(2)将衬底进行亲水化处理；
(3)将制备的银纳米线溶液涂覆到衬底上，干燥后，在衬底上得到银纳米线透明导电薄膜；
(4)对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理；
(5)将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜在紫外光下曝光，得到与衬底具有强附着力的银纳米线透明导电电极。
2.根据权利要求1所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述的高长径比的银纳米线溶液的制备过程是：
(a)取乙二醇加热至150～170℃，保持20～60min，然后将乙二醇溶液降温至135～155℃，得溶液1；
(b)取银盐和聚乙烯吡咯烷酮PVP，分别溶于乙二醇中，待二者完全溶解后，得银盐溶液和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液，混合并充分搅拌，得溶液2；
(c)向溶液2中加入金属卤化物溶液混匀后得溶液3，将溶液3加入溶液1中，加入速度为1.5～3ml/min，加入过程中保持低速搅拌，加入完成后搅拌速度保持0～150转/分钟，调节反应温度为130～145℃，反应1～3h，得溶液4，冷却至室温；
(d)将上述冷却后的溶液4稀释后，离心清洗，除去上清液，所得沉淀物分散在乙醇中，即制备获得高长径比的银纳米线溶液。
3.根据权利要求2所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(b)中银盐溶液的浓度为8～20g/L，聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液的浓度为6～25g/L，银盐溶液与聚乙烯吡咯烷酮PVP溶液的浓度比为0.8～1.3：1，所述的银盐为硝酸银或醋酸银。
4.根据权利要求2所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(c)中所述的金属氯化物为氯化铜、氯化铁或氯化铝，其浓度为0.6～6mmol/L，加入量占溶液2的0.3～0.5％；步骤(c)中溶液1与溶液3的体积比为1～2：1；步骤(c)中低速搅拌时的转速为200～300转/分钟。
5.根据权利要求2所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(d)中稀释采用乙醇，离心清洗时采用乙醇或丙酮；制备获得高长径比的银纳米线溶液的浓度为0.2～0.6mg/mL；银纳米线溶液中银纳米线的直径为60～250nm，长度为50～300μm，长径比为500～1000。
6.根据权利要求1所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(2)中将衬底进行亲水化处理是：将衬底依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10～20分钟，干燥后放入等离子清洗机清洗2～5分钟，清洗后的衬底具有亲水表面。
7.根据权利要求1所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(2)中所述的衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亚胺PI或玻璃。
8.根据权利要求1所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(4)中对银纳米线透明导电薄膜与衬底进行粘附性处理是将UV胶和无水乙醇依次涂敷到银纳米线透明导电薄膜。
9.根据权利要求1所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(5)中紫外灯的功率为5～1000W，曝光时间为10～60s。
10.根据权利要求9所述的银纳米线透明导电电极的制备方法，其特征是：步骤(5)中将经过粘附性处理的银纳米线透明导电薄膜真空条件下在紫外光下曝光。
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