KR102430867B1 - Transparent electrode and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

투명 전극은 그래핀을 포함하는 제1 도전층, 및 제1 도전층 상에 배치된 제2 도전층을 포함하고, 제2 도전층은 전도성 고분자, 금속 나노와이어 및 비이온계 계면활성제를 포함한다.The transparent electrode includes a first conductive layer including graphene, and a second conductive layer disposed on the first conductive layer, and the second conductive layer includes a conductive polymer, a metal nanowire, and a nonionic surfactant. .

Description

투명 전극 및 이의 제조방법{TRANSPARENT ELECTRODE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Transparent electrode and manufacturing method thereof

본 발명은 투명 전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 신축성 전극으로 활용 가능한 투명 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent electrode and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a transparent electrode that can be used as a stretchable electrode and a method for manufacturing the same.

최근, 유연하면서 변형이 용이한 신축성 전자소자 기술에 대한 요구가 이어져 오고 있으며, 신축성 전자소자 기술은 웨어러블(wearable) 소자, 로봇용 센서 피부 등의 기술분야에서 향후 많은 응용이 가능할 것으로 기대된다.Recently, the demand for a flexible and easily deformable stretchable electronic device technology has continued, and the stretchable electronic device technology is expected to have many applications in the future, such as wearable devices and sensor skin for robots.

신축성 전자소자 기술은 단순한 휨(bendable) 또는 유연(flexible) 특성이 우수한 것을 뛰어 넘어 높은 광투과도를 보이며 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 유용한 전극이 필수적이다.Stretchable electronic device technology goes beyond simply having excellent bendable or flexible properties, and it is essential to have an electrode with high light transmittance and useful electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form.

본 발명은 신축성 전극으로 활용 가능한 투명 전극 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a transparent electrode that can be used as a stretchable electrode and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예는 그래핀을 포함하는 제1 도전층, 및 제1 도전층 상에 배치된 제2 도전층을 포함하고, 제2 도전층은 전도성 고분자, 금속 나노와이어 및 비이온계 계면활성제를 포함하는 투명 전극을 제공한다.An embodiment of the present invention includes a first conductive layer including graphene, and a second conductive layer disposed on the first conductive layer, wherein the second conductive layer is a conductive polymer, a metal nanowire, and a nonionic interface A transparent electrode comprising an active agent is provided.

제2 도전층은 비이온계 계면활성제를 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다.The second conductive layer may include a nonionic surfactant in an amount of 0.6 parts by weight or more and 1.5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the conductive polymer.

제2 도전층은 금속 나노와이어를 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다.The second conductive layer may include 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant of the metal nanowire.

전도성 고분자는 고분자 나노 섬유를 포함하는 것일 수 있다.The conductive polymer may include polymer nanofibers.

고분자 나노 섬유와 금속 나노와이어는 서로 얽혀 있는 것일 수 있다.The polymer nanofibers and the metal nanowires may be entangled with each other.

전도성 고분자는 PEDOT:PSS이고, 고분자 나노 섬유는 PEDOT으로 이루어진 것일 수 있다.The conductive polymer may be PEDOT:PSS, and the polymer nanofiber may be made of PEDOT.

금속 나노와이어는 은 나노와이어인 것일 수 있다.The metal nanowires may be silver nanowires.

비이온계 계면활성제는 Triton X-100인 것일 수 있다.The nonionic surfactant may be Triton X-100.

투명 전극은 제2 도전층 상에 배치되고, 그래핀을 포함하는 제3 도전층을 더 포함하는 것일 수 있다.The transparent electrode may be disposed on the second conductive layer and further include a third conductive layer including graphene.

제1 도전층은 다층 구조를 갖는 것일 수 있다.The first conductive layer may have a multilayer structure.

제3 도전층은 다층 구조를 갖는 것일 수 있다.The third conductive layer may have a multilayer structure.

제1 도전층 및 제2 도전층은 서로 접하는 것일 수 있다.The first conductive layer and the second conductive layer may be in contact with each other.

제2 도전층 및 제3 도전층은 서로 접하는 것일 수 있다.The second conductive layer and the third conductive layer may be in contact with each other.

본 발명의 일 실시예는 그래핀을 포함하는 제1 도전층을 준비하는 단계 및 제1 도전층 상에 제2 도전층을 배치하는 단계를 포함하고, 제2 도전층을 배치하는 단계가 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제를 포함하는 제1 혼합 용액을 준비하는 단계, 제1 혼합 용액에 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 첨가하여 제2 혼합 용액을 준비하는 단계, 및 제1 도전층 상에 제2 혼합 용액을 도포하는 단계를 포함하는 것인 투명 전극의 제조 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention includes the steps of preparing a first conductive layer containing graphene and disposing a second conductive layer on the first conductive layer, and disposing the second conductive layer is a conductive polymer and preparing a first mixed solution containing a nonionic surfactant, adding a solution containing metal nanowires to the first mixed solution to prepare a second mixed solution, and a second mixed solution on the first conductive layer It provides a method of manufacturing a transparent electrode comprising the step of applying a mixed solution two.

제1 혼합 용액은 비이온계 계면활성제를 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다.The first mixed solution may include 0.6 parts by weight or more and 1.5 parts by weight or less of the nonionic surfactant based on 100 parts by weight of the conductive polymer.

제2 혼합 용액은 금속 나노와이어를 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다.The second mixed solution may include 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant of the metal nanowire.

전도성 고분자는 PEDOT:PSS이고, 비이온계 계면활성제는 Triton X-100이며, 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 것일 수 있다.The conductive polymer may be PEDOT:PSS, the nonionic surfactant may be Triton X-100, and the metal nanowire may be a silver nanowire.

투명 전극의 제조 방법은 제2 도전층을 배치하는 단계 이후에 제2 도전층 상에 그래핀을 포함하는 제3 도전층을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the transparent electrode may further include disposing a third conductive layer including graphene on the second conductive layer after the disposing of the second conductive layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극은 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 우수하다.The transparent electrode according to an embodiment of the present invention has excellent electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 제조 방법에 의하면, 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 우수한 투명 전극을 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a transparent electrode having excellent electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 포함되는 제2 도전층의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 포함되는 전도성 고분자의 예시를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 7은 제1 혼합 용액을 준비하는 단계를 도시한 것이다.
도 8은 제1 혼합 용액 내의 변화를 촬영한 AFM(atomic force microscopy) 이미지이다.
도 9는 제2 혼합 용액을 준비하는 단계를 도시한 것이다.
도 10은 계면활성제 첨가 비율에 따른 면저항 비 변화를 도시한 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 투명 전극의 스트레인(strain) 변화에 따른 면저항 변화를 도시한 그래프이다.
도 12는 실시예 1에 따른 투명 전극의 제2 도전층을 현미경으로 촬영한 이미지이다.
도 13은 비교예 1에 따른 투명 전극의 제2 도전층을 현미경으로 촬영한 이미지이다.1 is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a second conductive layer included in a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of a conductive polymer included in the transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
5A is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
5B is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
5C is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic flowchart of a method for manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a step of preparing the first mixed solution.
8 is an atomic force microscopy (AFM) image of a change in the first mixed solution.
9 illustrates a step of preparing a second mixed solution.
10 is a graph showing the change in the sheet resistance ratio according to the surfactant addition ratio.
11 is a graph illustrating a change in sheet resistance according to a change in strain of a transparent electrode according to Example 1 and Comparative Example 1. Referring to FIG.
12 is a microscopic image of the second conductive layer of the transparent electrode according to Example 1. FIG.
13 is a microscopic image of the second conductive layer of the transparent electrode according to Comparative Example 1. Referring to FIG.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. Conversely, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "under" another part, this includes not only cases where it is "directly under" another part, but also cases where there is another part in between.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 대해 설명한다.Hereinafter, a transparent electrode according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 제1 도전층(CL1) 및 제1 도전층(CL1) 상에 배치된 제2 도전층(CL2)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the transparent electrode 10 according to an exemplary embodiment includes a first conductive layer CL1 and a second conductive layer CL2 disposed on the first conductive layer CL1 .

제1 도전층(CL1)은 그래핀을 포함한다. 제1 도전층(CL1)은 그래핀으로 이루어진 그래핀 층일 수 있다.The first conductive layer CL1 includes graphene. The first conductive layer CL1 may be a graphene layer made of graphene.

제2 도전층(CL2)은 전도성 고분자, 금속 나노와이어 및 비이온계 계면활성제를 포함한다.The second conductive layer CL2 includes a conductive polymer, a metal nanowire, and a nonionic surfactant.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 포함되는 제2 도전층의 개략적인 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 포함되는 전도성 고분자의 예시를 도시한 것이다.2 is a schematic cross-sectional view of a second conductive layer included in a transparent electrode according to an embodiment of the present invention. 3 shows an example of a conductive polymer included in the transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 전도성 고분자는 고분자 나노 섬유(NF)를 포함한다. 전도성 고분자는 당 기술분야에 알려진 일반적인 것을 채용할 수 있다. 전도성 고분자는 예를 들어, PEDOT:PSS일 수 있으며, 고분자 나노 섬유(NF)는 PEDOT으로 이루어진 것일 수 있다. 일반적으로 PEDOT:PSS에서 PEDOT은 나노 크기의 과립 형태(nanosized granule)로 존재하고, PEDOT과 PSS가 이온 결합을 하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 나노 섬유(nanofibril) 형태로 존재하는 PEDOT을 포함하며, 이에 따라 전도성이 우수하다. PEDOT이 나노 섬유 형태를 갖는 방법에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 제조방법에서 구체적으로 후술하기로 한다.2 and 3 , the conductive polymer includes polymer nanofibers (NF). As the conductive polymer, a general one known in the art may be employed. The conductive polymer may be, for example, PEDOT:PSS, and the polymer nanofiber (NF) may be made of PEDOT. In general, in PEDOT:PSS, PEDOT exists in the form of nanosized granules, and PEDOT and PSS are ionic, but the transparent electrode 10 according to an embodiment of the present invention is a nanofiber. It contains PEDOT present in the form, and thus has excellent conductivity. A method in which PEDOT has a nanofiber shape will be described later in detail in the method for manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

고분자 나노 섬유(NF)는 1nm 이상 100nm 이하의 직경(d1)을 갖는 것일 수 있다. The polymer nanofiber (NF) may have a diameter (d1) of 1 nm or more and 100 nm or less.

고분자 나노 섬유(NF)와 금속 나노와이어(MN)는 서로 얽혀있는 것일 수 있다. 제2 도전층(CL2) 내에서 고분자 나노 섬유(NF)와 금속 나노와이어(MN)가 서로 얽혀있음에 따라 외력에 대한 전기적 안정성이 우수하다. 구체적으로, 비교적 신축성(stretchability)이 우수한 금속 나노와이어(MN)가 고분자 나노 섬유(NF)와 얽혀 있음에 따라 외력에 의해 생긴 고분자 나노 섬유(NF)의 결함을 금속 나노와이어(MN)가 보완해 주어, 결과적으로 인장력 등의 스트레인(strain)에 대해 전기적 안정성이 우수하다. 다시 말해, 제2 도전층(CL2)은 단순히 금속 나노와이어(MN)를 덮도록 전도성 고분자가 코팅된 형태가 아니라 제2 도전층(CL2) 내에서 금속 나노와이어(MN)와 전도성 고분자가 서로 얽혀 있는 것이다.Polymer nanofibers (NF) and metal nanowires (MN) may be entangled with each other. As the polymer nanofibers (NF) and the metal nanowires (MN) are entangled in the second conductive layer (CL2), the electrical stability against external force is excellent. Specifically, as metal nanowires (MN) with relatively excellent stretchability are entangled with polymer nanofibers (NF), metal nanowires (MN) compensate for defects in polymer nanofibers (NF) caused by external force. Given, as a result, electrical stability against strain such as tensile force is excellent. In other words, the second conductive layer CL2 is not simply coated with a conductive polymer to cover the metal nanowires MN, but the metal nanowires MN and the conductive polymer are entangled in the second conductive layer CL2. there will be

또한, 인장력 등의 스트레인(strain)이 가해져 그래핀을 포함하는 제1 도전층(도 1의 CL1)에 일부 크랙이 발생하더라도 제2 도전층(CL2)이 보완해주는 역할을 수행하는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 우수하다. 이러한 효과를 효율적으로 이용하기 위해서, 제1 도전층(CL1) 및 제2 도전층(CL2)이 서로 접하는 것일 수 있다.In addition, even if some cracks occur in the first conductive layer (CL1 in FIG. 1) including graphene when a strain such as tensile force is applied, the second conductive layer CL2 serves to compensate, the present invention The transparent electrode 10 according to an embodiment of the present invention has excellent electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form. In order to efficiently use this effect, the first conductive layer CL1 and the second conductive layer CL2 may be in contact with each other.

제2 도전층(CL2) 내에서 비이온계 계면활성제의 함량은 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하인 것일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 비이온계 계면활성제는 Triton X-100(4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol)인 것일 수 있다. 비이온계 계면활성제의 함량이 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 미만일 경우, 제2 도전층(CL2)을 제1 도전층(CL1) 상에 배치하는 단계에서 제1 도전층(CL1)과의 접촉각이 커서 균일하게 코팅되기 어려우며, PEDOT이 고분자 나노 섬유(NF) 형태로 되는 정도가 불충분하여 전도성을 충분히 확보하기 어렵다. 비이온계 계면활성제는 비전도성인 바, 필요 이상으로 제2 도전층(CL2) 내에 포함될 경우, 반대로 전도성이 낮아지게 될 수 있으며, 전도성 및 접촉각 측면에서 비이온계 계면활성제의 함량이 전도성 고분자 100 중량부 대비 1.5 중량부 미만인 것이 바람직하다. 이에 한정되는 것은 아니나, 비이온계 계면활성제의 함량은 전도성 고분자 100 중량부 대비 약 1 중량부인 것일 수 있다.The content of the nonionic surfactant in the second conductive layer CL2 may be 0.6 parts by weight or more and 1.5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the conductive polymer. Although not limited thereto, the nonionic surfactant may be Triton X-100 (4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol). When the content of the nonionic surfactant is less than 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the conductive polymer, in the step of disposing the second conductive layer CL2 on the first conductive layer CL1, It is difficult to uniformly coat because the contact angle is large, and the degree of PEDOT being in the form of polymer nanofibers (NF) is insufficient to ensure sufficient conductivity. Since the non-ionic surfactant is non-conductive, when it is included in the second conductive layer CL2 more than necessary, the conductivity may be lowered on the contrary, and the content of the non-ionic surfactant is 100 conductive polymer in terms of conductivity and contact angle. It is preferable that the amount is less than 1.5 parts by weight based on parts by weight. Although not limited thereto, the content of the nonionic surfactant may be about 1 part by weight based on 100 parts by weight of the conductive polymer.

제2 도전층(CL2) 내에서 금속 나노와이어의 함량은 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하인 것일 수 있다. 금속 나노와이어의 함량이 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 미만일 경우, 금속 나노와이어가 충분하지 못하여 금속 나노와이어 첨가에 따른 효과가 미비하다. 즉, 금속 나노와이어의 함량이 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 미만일 경우, 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성을 우수하게 유지할 수 있는 효과를 구현하기 어렵다. 원가 절감 등의 경제성을 고려할 때, 금속 나노와이어의 함량은 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 20 중량부 이하인 것이 바람직하며, 20 중량부를 초과하더라도 금속 나노와이어 첨가에 따른 효과가 증가하지 않는다. 이에 한정되는 것은 아니나, 금속 나노와이어의 함량은 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 약 10 중량부인 것일 수 있다.The content of the metal nanowire in the second conductive layer CL2 may be 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant. When the content of the metal nanowire is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant, the metal nanowire is not sufficient and the effect of adding the metal nanowire is insignificant. That is, when the content of the metal nanowire is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant, it is difficult to realize the effect of maintaining excellent electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form. In consideration of economic feasibility such as cost reduction, the content of the metal nanowire is preferably 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant, and even if it exceeds 20 parts by weight, the effect of adding the metal nanowire is does not increase Although not limited thereto, the content of the metal nanowire may be about 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant.

금속 나노와이어는 당 기술분야에 알려진 일반적인 것을 채용할 수 있다. 예를 들어, 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 것일 수 있다.As the metal nanowire, a general one known in the art may be employed. For example, the metal nanowires may be silver nanowires.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 제2 도전층(CL2) 상에 배치된 제3 도전층(CL3)을 더 포함할 수 있다. 제3 도전층(CL3)은 그래핀을 포함할 수 있다. 제3 도전층(CL3)은 그래핀으로 이루어진 그래핀 층일 수 있다. 이 경우, 제2 도전층(CL2)이 제1 도전층(CL1) 및 제3 도전층(CL3)에 발생하는 크랙 등을 보완해주는 역할을 한다. 제2 도전층(CL2) 및 제3 도전층(CL3)은 서로 접한 것일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the transparent electrode 10 according to an exemplary embodiment may further include a third conductive layer CL3 disposed on the second conductive layer CL2 . The third conductive layer CL3 may include graphene. The third conductive layer CL3 may be a graphene layer made of graphene. In this case, the second conductive layer CL2 serves to compensate for cracks occurring in the first conductive layer CL1 and the third conductive layer CL3 . The second conductive layer CL2 and the third conductive layer CL3 may be in contact with each other.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다. 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 단면도이다.5A is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention. 5B is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention. 5C is a cross-sectional view of a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제1 도전층(CL1) 및 제3 도전층(CL3) 중 적어도 하나는 다층 구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 제1 도전층(CL1)은 순차적으로 적층된 제1 서브 그래핀 층(GL1-1), 제2 서브 그래핀 층(GL1-2), 제3 서브 그래핀 층(GL1-3) 및 제4 서브 그래핀 층(GL1-4)을 포함하는 것일 수 있다. 도 5b를 참조하면, 제3 도전층(CL3)이 다층 구조를 갖는 것일 수 있으며, 예를 들어, 제3 도전층(CL3)은 순차적으로 적층된 제5 서브 그래핀 층(GL2-1), 제6 서브 그래핀 층(GL2-2), 제7 서브 그래핀 층(GL2-3), 및 제8 서브 그래핀 층(GL2-4)를 포함하는 것일 수 있다. 도 5c를 참조하면, 제1 도전층(CL1) 및 제3 도전층(CL3) 각각이 다층 구조를 갖는 것일 수도 있다.5A to 5C , at least one of the first conductive layer CL1 and the third conductive layer CL3 may have a multilayer structure. For example, referring to FIG. 5A , the first conductive layer CL1 is a first sub-graphene layer GL1-1, a second sub-graphene layer GL1-2, and a third sub-graphene layer sequentially stacked. It may include a pinned layer GL1-3 and a fourth sub-graphene layer GL1-4. Referring to FIG. 5B , the third conductive layer CL3 may have a multilayer structure, for example, the third conductive layer CL3 may include a fifth sub-graphene layer GL2-1 stacked sequentially; The sixth sub-graphene layer GL2-2, the seventh sub-graphene layer GL2-3, and the eighth sub-graphene layer GL2-4 may be included. Referring to FIG. 5C , each of the first conductive layer CL1 and the third conductive layer CL3 may have a multilayer structure.

도 5a 내지 도 5c는 일 예시이며, 서브 그래핀 층의 개수는 필요에 따라 증감될 수 있다.5A to 5C are examples, and the number of sub-graphene layers may be increased or decreased as necessary.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 제3 도전층(CL3)을 포함하지 않고, 제1 도전층(CL1) 및 제2 도전층(CL2)만 포함하는 구조에서, 제1 도전층(CL1)이 다층 구조를 갖는 것일 수도 있다.Although not specifically shown, the transparent electrode 10 according to an embodiment of the present invention does not include the third conductive layer CL3, but includes only the first conductive layer CL1 and the second conductive layer CL2. In the structure, the first conductive layer CL1 may have a multilayer structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)은 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 우수한 바, 신축성 전극으로 용이하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 소자, 태양 전지 등에 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극(10)의 용도가 이에 한정되는 것은 아니며, 신축성 투명 전극이 필요한 장치에 활용될 수 있다.The transparent electrode 10 according to an embodiment of the present invention has excellent electrical and mechanical properties even in a tensile or contracted form, and thus can be easily utilized as a stretchable electrode. For example, it may be utilized in a wearable device, a solar cell, and the like. The use of the transparent electrode 10 according to an embodiment of the present invention is not limited thereto, and may be used in a device requiring a stretchable transparent electrode.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극과의 차이점을 위주로 구체적으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극에 따른다.Hereinafter, a method of manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, differences from the transparent electrode according to the embodiment of the present invention described above will be described in detail, and the parts not described above are based on the transparent electrode according to the embodiment of the present invention described above.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극 제조 방법의 개략적인 순서도이다.6 is a schematic flowchart of a method for manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 제조 방법은 그래핀을 포함하는 제1 도전층(CL1)을 준비하는 단계(S100) 및 제1 도전층(CL1) 상에 제2 도전층(CL2)을 배치하는 단계(S200)를 포함한다.1 and 6 , the method of manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a first conductive layer CL1 containing graphene ( S100 ) and a first conductive layer CL1 . and disposing the second conductive layer CL2 thereon ( S200 ).

제1 도전층(CL1)을 준비하는 단계(S100)는 당 기술분야에 알려진 일반적인 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들어, 구리 포일(Cu foil) 상에 그래핀을 성장시킨 후, 폴리에틸렌테레프날레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 등의 베이스 기판 상에 상기 그래핀을 전사시킴으로써 제1 도전층(CL1)을 준비하는 단계(S100)가 수행될 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 제1 도전층(CL1)을 준비하는 단계(S100)는 시판하는 그래핀 층을 구입하는 단계일 수도 있다.The step of preparing the first conductive layer CL1 ( S100 ) may be performed by a general method known in the art, for example, after growing graphene on a copper foil (Cu foil), polyethylene tereph The step of preparing the first conductive layer CL1 ( S100 ) may be performed by transferring the graphene onto a base substrate such as nalate (PET) or polymethyl methacrylate (PMMA). However, the present invention is not limited thereto, and the step of preparing the first conductive layer CL1 ( S100 ) may be a step of purchasing a commercially available graphene layer.

제1 도전층(CL1) 상에 제2 도전층(CL2)을 배치하는 단계(S200)는 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제를 포함하는 제1 혼합 용액을 준비하는 단계, 제1 혼합 용액에 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 첨가하여 제2 혼합 용액을 준비하는 단계, 및 제1 도전층 상에 제2 혼합 용액을 도포하는 단계를 포함한다.The step of disposing the second conductive layer CL2 on the first conductive layer CL1 ( S200 ) is a step of preparing a first mixed solution including a conductive polymer and a nonionic surfactant, and a metal in the first mixed solution. Preparing a second mixed solution by adding a solution containing nanowires, and applying a second mixed solution on the first conductive layer.

전도성 고분자는 예를 들어, PEDOT:PSS일 수 있고, 비이온계 계면활성제는 Triton X-100(4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol)일 수 있으며, 금속 나노와이어는 은 나노와이어일 수 있다. 이하에서는, PEDOT:PSS, Triton X-100 및 은 나노와이어를 이용하는 것을 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.The conductive polymer may be, for example, PEDOT:PSS, and the nonionic surfactant may be Triton X-100 (4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol), and a metal nanowire may be silver nanowires. Hereinafter, the use of PEDOT:PSS, Triton X-100, and silver nanowires will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto.

도 7은 제1 혼합 용액을 준비하는 단계를 도시한 것이다. 도 8은 제1 혼합 용액 내의 변화를 촬영한 AFM(atomic force microscopy) 이미지이다.7 illustrates a step of preparing the first mixed solution. 8 is an atomic force microscopy (AFM) image of a change in the first mixed solution.

도 7을 참조하면, 제1 혼합 용액(MX1)을 준비하는 단계에서 전도성 고분자가 고분자 나노 섬유(NF)를 포함하게 된다. PEDOT:PSS는 이온 결합 상태로 네트워크를 형성하고 있으나, Triton X-100을 첨가해줌에 따라 PEDOT:PSS 사이의 이온 결합이 분리되게 된다. 이 때, PEDOT은 도 7의 왼쪽 그림과 같이 나노 크기의 과립 형태(NG)로 존재하나, PEDOT이 PSS와 분리되면서 PEDOT들끼리의 π-π 상호작용(π-π interaction)이 유도되어 도 7의 오른쪽 그림처럼 PEDOT으로 이루어진 고분자 나노 섬유(NF)가 형성되게 된다. 고분자 나노 섬유(NF)은 예를 들어, PEDOT들끼리 스태킹(stacking)되어 네트워크를 형성한 것일 수 있다.Referring to FIG. 7 , in the step of preparing the first mixed solution MX1, the conductive polymer includes polymer nanofibers (NF). PEDOT:PSS forms a network in an ionic bond state, but as Triton X-100 is added, the ionic bond between PEDOT:PSS is separated. At this time, PEDOT exists in the form of nano-sized granules (NG) as shown in the left figure of FIG. 7, but as PEDOT is separated from PSS, π-π interaction between PEDOTs is induced, so that FIG. 7 As shown in the right figure, polymer nanofibers (NF) made of PEDOT are formed. The polymer nanofibers (NF) may be, for example, stacked between PEDOTs to form a network.

도 8에서 왼쪽 이미지는 Triton X-100이 첨가되지 않은 PEDOT:PSS 용액을 촬영한 AFM 이미지며, 오른쪽 이미지는 Triton X-100을 첨가한 후에 촬영한 AFM 이미지이다. 도 8을 참조하면, PEDOT:PSS와 Triton X-100이 반응하여 변화가 일어난 것을 볼 수 있으며, 이는 PEDOT이 나노 크기의 과립(NG) 형태에서 고분자 나노 섬유(NF) 형태로 변함에서 기인되는 것이다.In FIG. 8 , the left image is an AFM image of a PEDOT:PSS solution without Triton X-100, and the right image is an AFM image taken after adding Triton X-100. Referring to FIG. 8 , it can be seen that PEDOT: PSS and Triton X-100 reacted to cause a change, which is due to the change of PEDOT from nano-sized granules (NG) to polymer nanofibers (NF). .

제1 혼합 용액(MX1)을 준비하는 단계는 PEDOT:PSS 수용액에 Triton X-100을 첨가해주면서 수행될 수 있으며, 제1 혼합 용액(MX1)은 비이온계 계면활성제를 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다. 비이온계 계면활성제의 함량은 예를 들어, 전도성 고분자 100 중량부 대비 약 1 중량부인 것일 수 있다. 비이온계 계면활성제는 후술하는 제2 혼합 용액(MX2) 내에도 포함되며, 제2 혼합 용액(MX2)이 제1 도전층 상에 잘 도포될 수 있도록 접촉각을 낮춰주는 역할을 수행한다. 또한, 비이온계 계면활성제는 고분자 나노 섬유(NF)의 형성을 유도한다. 결과적으로, 비이온계 계면활성제는 코팅성 및 전도성을 증가시키는 역할을 수행한다.The step of preparing the first mixed solution (MX1) may be performed while adding Triton X-100 to the PEDOT:PSS aqueous solution, and the first mixed solution (MX1) contains 0.6 parts by weight of a nonionic surfactant based on 100 parts by weight of the conductive polymer. It may be included in an amount of not less than 1.5 parts by weight or more. The content of the nonionic surfactant may be, for example, about 1 part by weight based on 100 parts by weight of the conductive polymer. The nonionic surfactant is also included in the second mixed solution MX2 to be described later, and serves to lower the contact angle so that the second mixed solution MX2 can be well applied on the first conductive layer. In addition, the nonionic surfactant induces the formation of polymer nanofibers (NF). Consequently, the nonionic surfactant serves to increase the coatability and conductivity.

도 9는 제2 혼합 용액을 준비하는 단계를 도시한 것이다.9 illustrates a step of preparing a second mixed solution.

도 9를 참조하면, 제1 혼합 용액(도 7의 MX1)에 금속 나노와이어(MN)를 첨가하여 제2 혼합 용액(MX2)을 준비할 수 있다. 제2 혼합 용액(MX2)을 준비하는 단계는 예를 들어 이소프로필 용매에 분산되어 있는 금속 나노와이어(MN)를 제1 혼합 용액(MX1)에 첨가하는 단계일 수 있다. 용매의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 혼합 용액(MX2) 내에서는 PEDOT으로 이루어진 고분자 나노 섬유(NF)와 은 나노와이어(MN)가 서로 얽혀 있는 것일 수 있다.Referring to FIG. 9 , a second mixed solution MX2 may be prepared by adding metal nanowires MN to the first mixed solution (MX1 of FIG. 7 ). The step of preparing the second mixed solution MX2 may be, for example, a step of adding the metal nanowires MN dispersed in the isopropyl solvent to the first mixed solution MX1. The type of solvent is not limited thereto. For example, in the second mixed solution MX2, polymer nanofibers (NF) and silver nanowires (MN) made of PEDOT may be entangled with each other.

제2 혼합 용액(MX2) 금속 나노와이어(MN)를 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하로 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 금속 나노와이어(MN)의 함량은 전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 10 중량부인 것일 수 있다. 예를 들어, 은 나노와이어(MN)가 PEDOT으로 이루어진 고분자 나노 섬유(NF)와 얽혀서 고르게 분산되면 은 나노와이어(MN)의 비교적 우수한 신축성으로 인해, 최종적으로 형성되는 전극이 인장력 등의 스트레인에 대한 내구성을 가질 수 있게 된다.The second mixed solution (MX2) may include 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less of the metal nanowire (MN) based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant. For example, the content of the metal nanowire (MN) may be 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant. For example, when silver nanowires (MN) are entangled with polymer nanofibers (NF) made of PEDOT and evenly dispersed, due to the relatively excellent elasticity of silver nanowires (MN), the finally formed electrode is resistant to strain such as tensile force. durability can be achieved.

도 1 및 도 9를 참조하면, 제2 혼합 용액(MX2)이 준비되면, 제2 혼합 용액(MX2)을 제1 도전층(CL1) 상에 도포하는 단계가 수행된다. 예를 들어, 제1 도전층(CL1) 상에 제2 혼합 용액(MX2)을 스핀 코팅하여 제2 도전층(CL2)을 형성할 수 있다. 제2 도전층(CL2)은 또한 롤투롤 공정, 프린팅 공정 등을 이용해 형성될 수도 있다.1 and 9 , when the second mixed solution MX2 is prepared, the step of applying the second mixed solution MX2 on the first conductive layer CL1 is performed. For example, the second conductive layer CL2 may be formed by spin coating the second mixed solution MX2 on the first conductive layer CL1 . The second conductive layer CL2 may also be formed using a roll-to-roll process, a printing process, or the like.

제2 혼합 용액(MX2)을 제1 도전층(CL1) 상에 도포하는 단계 이후에 세정하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있다. 메탄올은 Triton X-100에 의해 이온 결합이 분리된 PEDOT과 PSS 중에서 PSS만 선택적으로 세정해 내며, PEDOT의 고분자 나노 섬유 형태에는 영향을 미치지 않는 바, 세정하는 단계는 메탄올을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 세정하는 단계를 추가하는 경우, 최종적으로 형성되는 투명 전극의 전도성이 더욱 향상된다는 효과가 있다.A cleaning step may be additionally performed after applying the second mixed solution MX2 on the first conductive layer CL1 . Methanol selectively washes only PSS among PEDOT and PSS in which ionic bonds are separated by Triton X-100, and does not affect the polymer nanofiber shape of PEDOT, so the washing step is preferably performed using methanol do. When the cleaning step is added, there is an effect that the conductivity of the finally formed transparent electrode is further improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 제조 방법에 따라 제조된 투명 전극은 신축성이 우수한 금속 나노와이어와 전도성이 우수한 고분자 나노 섬유가 서로 얽혀 있는 층을 포함하는 바, 인장 또는 수축된 형태에서도 전기적 및 기계적 물성이 우수하다.The transparent electrode manufactured according to the method for manufacturing a transparent electrode according to an embodiment of the present invention includes a layer in which metal nanowires with excellent elasticity and polymer nanofibers with excellent conductivity are entangled with each other, and excellent mechanical properties.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples and comparative examples. The following examples are merely examples to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실험예 1][Experimental Example 1]

그래핀 층인 제1 도전층을 준비하고, 제1 도전층 상에 PEDOT:PSS 및 Triton X-100을 포함하는 혼합 용액을 도포하여 제2 도전층을 형성하였다. 혼합 용액 내의 Triton X-100 함량 변화에 따른 상대적 면저항 비 변화를 측정해보았다. 결과를 도 10에 도시하였다.A first conductive layer, which is a graphene layer, was prepared, and a mixed solution containing PEDOT:PSS and Triton X-100 was applied on the first conductive layer to form a second conductive layer. The change in the relative sheet resistance ratio according to the change in the content of Triton X-100 in the mixed solution was measured. The results are shown in FIG. 10 .

도 10을 참조하면, Triton X-100 첨가에 따라 상대적 면저항 비가 줄어드는 것을 볼 수 있으며, 이는 전도성이 높아지는 것을 의미한다. Triton X-100 첨가에 따른 효과는 일정 수준을 넘어가면 포화되어 변화가 없으며, Triton X-100의 함량은 PEDOT:PSS 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하인 것이 바람직한 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be seen that the relative sheet resistance ratio is reduced according to the addition of Triton X-100, which means that the conductivity is increased. The effect of adding Triton X-100 is saturated and there is no change when it exceeds a certain level, and it can be seen that the content of Triton X-100 is preferably 0.6 parts by weight or more and 1.5 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of PEDOT:PSS.

[실시예 1][Example 1]

그래핀 층인 제1 도전층을 준비하고, 제1 도전층 상에 PEDOT:PSS, Triton X-100 및 은 나노와이어를 포함하는 혼합 용액을 도포하여 제2 도전층을 형성하였다. 이 때, 혼합 용액 내의 Triton X-100의 함량은 PEDOT:PSS 대비 1 중량부이고, 은 나노와이어의 함량은 PEDOT:PSS 및 Triton X-100 합 대비 10 중량부이다.A first conductive layer, which is a graphene layer, was prepared, and a mixed solution containing PEDOT:PSS, Triton X-100, and silver nanowires was applied on the first conductive layer to form a second conductive layer. At this time, the content of Triton X-100 in the mixed solution is 1 part by weight compared to PEDOT:PSS, and the content of the silver nanowire is 10 parts by weight compared to the sum of PEDOT:PSS and Triton X-100.

[비교예 1][Comparative Example 1]

은 나노와이어의 함량은 PEDOT:PSS 및 Triton X-100 합 대비 2 중량부인 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.The content of the silver nanowire was carried out in the same manner as in Example 1, except that it was 2 parts by weight relative to the sum of PEDOT:PSS and Triton X-100.

도 11은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 투명 전극의 스트레인(strain) 변화에 따른 면저항 변화를 도시한 그래프이다. 도 12는 실시예 1에 따른 투명 전극의 제2 도전층을 현미경으로 촬영한 이미지이다. 도 13은 비교예 1에 따른 투명 전극의 제2 도전층을 현미경으로 촬영한 이미지이다.11 is a graph illustrating a change in sheet resistance according to a change in strain of a transparent electrode according to Example 1 and Comparative Example 1. Referring to FIG. 12 is a microscopic image of the second conductive layer of the transparent electrode according to Example 1. FIG. 13 is a microscopic image of the second conductive layer of the transparent electrode according to Comparative Example 1. Referring to FIG.

도 11에서, 실시예 1의 경우 25%의 스트레인에도 상대적 면저항 비가 급격히 변하지 않으나, 비교예 1의 경우 25%의 스트레인에서 상대적 면저항 비가 급격히 변함을 볼 수 있다. 이는 비교예 1에서 은 나노와이어가 충분하지 못하기 때문에 은 나노와이어 첨가에 따른 스트레인에 대한 전기적 및 기계적 안정성 증가 효과가 미비하기 때문이다. 반면, 실시예 1에서는 은 나노와이어가 충분히 포함되어 제2 도전층 내에 잘 분산되어 있어 스트레인에 대한 전기적 및 기계적 안정성이 우수하다.11 , in the case of Example 1, the relative sheet resistance ratio does not change rapidly even at a strain of 25%, but in the case of Comparative Example 1, it can be seen that the relative sheet resistance ratio changes rapidly at a strain of 25%. This is because, in Comparative Example 1, since the silver nanowires are not sufficient, the effect of increasing the electrical and mechanical stability with respect to strain according to the addition of the silver nanowires is insignificant. On the other hand, in Example 1, silver nanowires are sufficiently contained and well dispersed in the second conductive layer, and thus electrical and mechanical stability against strain is excellent.

도 12의 현미경 이미지를 보면 비교예 1의 경우 은 나노와이어의 함량 자체가 충분하지 못하기 때문에 은 나노와이어가 고르게 분산되지 못한 것을 볼 수 있다. 반면, 도 13의 현미경 이미지를 보면 은 나노와이어가 충분히 포함되기 때문에 고르게 잘 분산된 것을 볼 수 있다.12 , it can be seen that in Comparative Example 1, the silver nanowires were not evenly dispersed because the content of the silver nanowires itself was not sufficient. On the other hand, looking at the microscopic image of FIG. 13 , it can be seen that the silver nanowires are sufficiently contained and thus well dispersed.

상기의 결과를 통해, 은 나노와이어의 함량은 PEDOT:PSS와 Triton X-100의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the content of the silver nanowire is preferably 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the sum of PEDOT:PSS and Triton X-100.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

CL1: 제1 도전층 CL2: 제2 도전층
NF: 고분자 나노 섬유 MN: 금속 나노와이어
10: 투명 전극 CL1: first conductive layer CL2: second conductive layer
NF: polymer nanofiber MN: metal nanowire
10: transparent electrode

Claims (18)

그래핀을 포함하는 제1 도전층; 및
상기 제1 도전층 상에 배치된 제2 도전층을 포함하고,
상기 제2 도전층은 전도성 고분자, 금속 나노와이어 및 비이온계 계면활성제를 포함하며,
상기 비이온계 계면활성제는 상기 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.75 중량부 이상 1.25 중량부 이하로 포함되고,
상기 금속 나노와이어는 상기 전도성 고분자 및 상기 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하로 포함되는 것인 투명 전극.a first conductive layer including graphene; and
a second conductive layer disposed on the first conductive layer;
The second conductive layer includes a conductive polymer, a metal nanowire, and a nonionic surfactant,
The nonionic surfactant is included in an amount of 0.75 parts by weight or more and 1.25 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the conductive polymer,
The metal nanowire is a transparent electrode that is included in an amount of 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 고분자 나노 섬유를 포함하는 것인 투명 전극.According to claim 1,
The conductive polymer is a transparent electrode comprising a polymer nanofiber. 제4항에 있어서,
상기 고분자 나노 섬유와 상기 금속 나노와이어는 서로 얽혀 있는 것인 투명 전극.5. The method of claim 4,
The transparent electrode that the polymer nanofiber and the metal nanowire are entangled with each other. 제4항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 PEDOT:PSS이고,
상기 고분자 나노 섬유는 PEDOT으로 이루어진 것인 투명 전극.5. The method of claim 4,
The conductive polymer is PEDOT: PSS,
The polymer nanofiber is a transparent electrode made of PEDOT. 제1항에 있어서,
상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 것인 투명 전극.According to claim 1,
The metal nanowire is a transparent electrode that is a silver nanowire. 제1항에 있어서,
상기 비이온계 계면활성제는 Triton X-100인 것인 투명 전극.According to claim 1,
The nonionic surfactant is a transparent electrode of Triton X-100. 제1항에 있어서,
상기 제2 도전층 상에 배치되고, 그래핀을 포함하는 제3 도전층을 더 포함하는 것인 투명 전극.According to claim 1,
The transparent electrode that is disposed on the second conductive layer, further comprising a third conductive layer comprising graphene. 제1항에 있어서,
상기 제1 도전층은 다층 구조를 갖는 것인 투명 전극.According to claim 1,
The first conductive layer is a transparent electrode having a multilayer structure. 제9항에 있어서,
상기 제3 도전층은 다층 구조를 갖는 것인 투명 전극.10. The method of claim 9,
The third conductive layer is a transparent electrode having a multilayer structure. 제1항에 있어서,
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 서로 접하는 것인 투명 전극.According to claim 1,
The first conductive layer and the second conductive layer is a transparent electrode that is in contact with each other. 제9항에 있어서,
상기 제2 도전층 및 상기 제3 도전층은 서로 접하는 것인 투명 전극.10. The method of claim 9,
The second conductive layer and the third conductive layer are in contact with each other is a transparent electrode. 그래핀을 포함하는 제1 도전층을 준비하는 단계; 및
상기 제1 도전층 상에 제2 도전층을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 제2 도전층을 배치하는 단계는
전도성 고분자 및 비이온계 계면활성제를 포함하는 제1 혼합 용액을 준비하는 단계;
상기 제1 혼합 용액에 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 첨가하여 제2 혼합 용액을 준비하는 단계; 및
상기 제1 도전층 상에 상기 제2 혼합 용액을 도포하는 단계를 포함하고,
상기 제1 혼합 용액은 상기 비이온계 계면활성제를 상기 전도성 고분자 100 중량부 대비 0.6 중량부 이상 1.5 중량부 이하로 포함하고,
상기 제2 혼합 용액은 상기 금속 나노와이어를 상기 전도성 고분자 및 상기 비이온계 계면활성제의 합 100 중량부 대비 5 중량부 이상 20 중량부 이하로 포함하는 것인 투명 전극의 제조 방법.preparing a first conductive layer including graphene; and
disposing a second conductive layer on the first conductive layer;
The step of disposing the second conductive layer is
Preparing a first mixed solution containing a conductive polymer and a nonionic surfactant;
preparing a second mixed solution by adding a solution containing metal nanowires to the first mixed solution; and
and applying the second mixed solution on the first conductive layer,
The first mixed solution contains 0.6 parts by weight or more and 1.5 parts by weight or less of the nonionic surfactant based on 100 parts by weight of the conductive polymer,
The second mixed solution is a method of manufacturing a transparent electrode comprising 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of the conductive polymer and the nonionic surfactant of the metal nanowire. 삭제delete 삭제delete 제14항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 PEDOT:PSS이고, 상기 비이온계 계면활성제는 Triton X-100이며, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 것인 투명 전극의 제조 방법.15. The method of claim 14,
The conductive polymer is PEDOT:PSS, the nonionic surfactant is Triton X-100, and the metal nanowire is a silver nanowire. 제14항에 있어서,
상기 제2 도전층을 배치하는 단계 이후에
상기 제2 도전층 상에 그래핀을 포함하는 제3 도전층을 배치하는 단계를 더 포함하는 것인 투명 전극의 제조 방법.15. The method of claim 14,
After disposing the second conductive layer
The method of manufacturing a transparent electrode further comprising disposing a third conductive layer including graphene on the second conductive layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102106685B1 (en) * 2018-02-22 2020-05-26 인제대학교 산학협력단 Manufacturing Method of Conductive polymer coated Graphene-AgNWs nano-composites electrode
KR102140367B1 (en) * 2018-02-22 2020-08-11 인제대학교 산학협력단 Manufacturing Method of Ionic polymer coated GO-AgNWs nano-composites electrode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507199A (en) * 2006-10-12 2010-03-04 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション Nanowire-based transparent conductor and its application
KR101385684B1 (en) * 2013-05-16 2014-04-16 율촌화학 주식회사 Preparation method of transparent electrod
KR101548612B1 (en) * 2014-04-28 2015-09-01 연세대학교 산학협력단 Method of forming pedot:pss thin film on hydrophobic surface and solar cell comprising the pedot thid film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101524069B1 (en) * 2013-09-16 2015-06-10 덕산하이메탈(주) Stacking type transparent electrode having nano material layer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507199A (en) * 2006-10-12 2010-03-04 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション Nanowire-based transparent conductor and its application
KR101385684B1 (en) * 2013-05-16 2014-04-16 율촌화학 주식회사 Preparation method of transparent electrod
KR101548612B1 (en) * 2014-04-28 2015-09-01 연세대학교 산학협력단 Method of forming pedot:pss thin film on hydrophobic surface and solar cell comprising the pedot thid film

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