CN107481801A - 一种银纳米线网格透明电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种银纳米线网格透明电极的制备方法，它是包括衬底的处理、银纳米线透明网络电极的制备、银纳米线透明网络电极的后处理等步骤。本发明公开了一种银纳米线网格透明电极的制备方法，该制备方法制备出的电极纳米线呈规则排布，方法简单高效，可实现良好光电综合性能的平衡，电极透光率好，在550nm透过率最优可达95%，导电性好，最优电阻可低于50Ωsq‑1，产品平整度好，平整度可达90%以上，导电稳定性优异，电极与玻璃粘附性能极佳，制备方法简单可行，具有市场推广价值。

Description

一种银纳米线网格透明电极的制备方法
技术领域
本发明属于透明电极技术领域，具体涉及一种银纳米线网格透明电极的制备方法。
背景技术
透明导电薄膜作为新一代光电显示设备、太阳能电池等电子产品的核心部件，市场应用空间很大。目前，以氧化铟锡(ITO)为主的透明导电薄膜以其优异的光电综合性能被广泛应用于电子、信息、能源等领域。但是，由于ITO的原料铟属稀有资源，同时其本身制作工艺复杂成本高，极大地限制了ITO的应用发展。因此，开发取代ITO的新型透明电极就变得十分重要。
在ITO替代材料中，碳纳米管、石墨烯、金属纳米线、金属网格、导电聚合物被广泛研究应用。其中，银纳米线由于具有良好的导电性和柔韧性，其薄膜电极良好的光电特性而被认为可以很好地取代ITO。导电和透光性能是透明电极的两大重要指标，目前的银纳米线薄膜通常是由旋涂、喷涂、压印、转印等技术来实现，这些方法制备出的电极纳米线呈随机分布，导致无法良好的实现光电综合性能的平衡，有研究显示规则排布的银纳米线能够较好的实现该目标，因此规则排布银纳米线极具应用意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术问题而提供一种银纳米线网格透明电极的制备方法，该制备方法制备出的电极纳米线呈规则排布，方法简单高效，可实现良好光电综合性能的平衡。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，它是包括如下步骤制得：
(1)衬底的处理：
将衬底在去离子水中进行清洗，随后干燥，得处理后衬底；所述衬底为涂有光刻胶的玻璃基底；所述干燥为氮气吹干；
(2)银纳米线透明网格电极的制备：
取5ml～15ml浓度为1mg/mL～20mg/mL的银纳米线分散液于烧杯中，将步骤(1)中处理过的衬底放置于烧杯底部并对烧杯持续摇晃，持续摇晃速度为30r/min～200r/min，摇晃时间为1h～24h，然后将衬底取出并于室温下空气中干燥，然后在丙酮溶液中进行超声处理，干燥后得到银纳米线网格透明电极；所述银纳米线长度大于10μm，直径为30nm-200nm，所述超声频率为50Hz，超声处理时间为5s～3min；
(3)银纳米线透明网格电极的后处理：
将步骤(2)的所得产物于50～100℃烘箱中加热1～2h，得到银纳米线网格透明电极。
进一步，一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的衬底沟道宽度0.3μm～20μm，高度0.5μm～5μm，沟道间隔15μm～100μm。
进一步，一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的银纳米线分散液中，银纳米线的分散溶剂为去离子水、乙醇、丙二醇中的一种或多种；所述银纳米线分散液的浓度优选为3mg/mL～6mg/mL。
进一步，一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中对装有衬底的烧杯进行持续摇晃的速度为80r/min～120r/min，持续摇晃时间优选为4h。
进一步，一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中超声的时间优选为30s～2min。
本发明具有如下有益效果：
本发明公开了一种银纳米线网格透明电极的制备方法，该制备方法制备出的电极纳米线呈规则排布，方法简单高效，可实现良好光电综合性能的平衡，电极透光率好，在550nm透过率最优可达95％，导电性好，最优电阻可低于50Ωsq-1，产品平整度好，平整度可达90％以上，导电稳定性优异，电极与玻璃粘附性能极佳，制备方法简单可行，具有市场推广价值。
附图说明
图1：本发明实施例1透明网格衬底的示意图。
图2：本发明实施例1银纳米线网格透明电极所用银纳米线的扫描电子显微镜(SEM)图。
图3：本发明实施例1未经过超声除胶过程的银纳米线网格透明电极的扫描电子显微镜(SEM)图。
图4：本发明实施例1经过超声除胶过程之后的银纳米线网格透明电极的扫描电子显微镜(SEM)图。
图5：本发明实施例1银纳米线网格透明电极的透射率及方阻图。
图6：本发明实施例2透明网格衬底的示意图。
图7：本发明实施例2银纳米线网格透明电极所用银纳米线的扫描电子显微镜(SEM)图。
图8：本发明实施例2未经过超声除胶过程的银纳米线网格透明电极的扫描电子显微镜(SEM)图。
图9：本发明实施例2经过超声除胶过程之后的银纳米线网格透明电极的扫描电子显微镜(SEM)图。
图10：本发明实施例2银纳米线网格透明电极的透射率及方阻图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例中采用光刻技术将整块涂有光刻胶的玻璃基底曝光刻蚀成槽(如图1中灰色和白色部分分别是光刻之后留下的光刻胶以及沟道)。基底上的沟道宽度为10μm，间距为50μm。在使用之前将基底用去离子水清洗去除表面灰尘杂质，然后室温下空气中晾干。
本实施例中，选用的银纳米线平均长度为20μm，平均直径为40nm；以去离子水为溶剂配制5mg/mL的银纳米线分散液，超声震荡20分钟，得到银纳米线悬浮液(如图2所示)；取5mL配制好的银纳米线悬浮液于烧杯中。
本实施例中，将处理过的网格基底放入装有银纳米线悬浮液的烧杯底部，然后持续摇晃烧杯，4小时后取出基底并在室温下空气中干燥，如图3所示。
本实施例中，将干燥之后的带有银纳米线的基底放入装有丙酮溶液的烧杯中并进行1min的超声处理，得到银纳米线网格透明电极，如图4所示。
本实施例中，对所得到的银纳米线网格透明电极进行透光性及导电性的测试，得到的结果如图5所示，在550nm处的透过率达到72.8％的同时方阻值为50Ωsq-1。
取实施例1制得的银纳米线网络透明电极置于相对湿度75％，温度40℃条件下使用1周后，取出检测产品方阻为48Ωsq-1，与1周前产品导电率无明显变化，证明本品导电稳定性好，电极与玻璃粘附性能出众。
取实施例1所制得的银纳米线网络透明电极切面进行观察，其切面平整度可达90％。
实施例2
本实施例中采用光刻技术将整块凃有光刻胶的玻璃基底曝光刻蚀成槽(如图6中灰色和白色部分分别是光刻之后留下的光刻胶以及沟道)。基底上的沟道宽度为5μm，间距为25μm。在使用之前将基底用去离子水清洗去除表面灰尘杂质，然后室温下空气中晾干。
本实施例中，选用的银纳米线平均长度为30μm，平均直径为150nm；以去离子水作为溶剂配制5mg/mL的银纳米线分散液，超声震荡20分钟，得到银纳米线悬浮液(如图7所示)；取5mL配制好的银纳米线悬浮液于烧杯中。
本实施例中，将处理过的网格基底放入装有银纳米线悬浮液的烧杯底部，然后持续摇晃烧杯，4小时后取出基底并在室温下空气中干燥，如图8所示。
本实施例中，将干燥之后的带有银纳米线的基底放入装有丙酮溶液的烧杯中并进行1min的超声处理，得到银纳米线网格透明电极，如图9所示。
本实施例中，对所得到的银纳米线网格透明电极进行透光性及导电性的测试，得到的结果如图10所示，在550nm处的透过率达到82％的同时方阻值为180Ωsq-1。
取实施例2制得的银纳米线网络透明电极置于相对湿度75％，温度40℃条件下使用1周后，取出检测产品方阻为179Ωsq-1，与1周前产品导电率无明显变化，证明本品导电稳定性好，电极与玻璃粘附性能出众。
取实施例2所制得的银纳米线网络透明电极切面进行观察，其切面平整度可达91％。

Claims (5)

1.一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，它是包括如下步骤制得：
(1)衬底的处理：
将衬底在去离子水中进行清洗，随后干燥，得处理后衬底；所述衬底为凃有光刻胶的玻璃基底；所述干燥为氮气吹干；
(2)银纳米线透明网格电极的制备：
取5ml～15ml浓度为1mg/mL～20mg/mL的银纳米线分散液于烧杯中，将步骤(1)中处理过的衬底放置于烧杯底部并对烧杯持续摇晃，持续摇晃速度为30r/min～200r/min，摇晃时间为1h～24h，然后将衬底取出并于室温下空气中干燥，然后在丙酮溶液中进行超声处理，干燥后得到银纳米线网格透明电极；所述银纳米线长度大于10μm，直径为30nm-200nm，所述超声频率为50Hz，超声处理时间为5s～3min。
(3)银纳米线透明网格电极的后处理：
将步骤(2)的所得产物于50～100℃烘箱中加热1～2h，得到银纳米线网格透明电极。
2.如权利要求1所述的一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的衬底沟道宽度0.3μm～20μm，高度0.5μm～5μm，沟道间隔15μm～100μm。
3.如权利要求1或2所述的一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的银纳米线分散液中，银纳米线的分散溶剂为去离子水、乙醇、丙二醇中的一种或多种；所述银纳米线分散液的浓度优选为3mg/mL～6mg/mL。
4.如权利要求1、2或3所述的一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中对装有衬底的烧杯进行持续摇晃的速度为80r/min～120r/min，持续摇晃时间优选为4h。
5.如权利要求4所述的一种银纳米线网格透明电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中超声的时间优选为30s～2min。
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