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石墨烯和金属网孔复合膜柔性透明电极

1、主要功能及应用领域透明电极在太阳能电池、有机发光二极管、触摸屏等光电器件中具有重要的应用价值，目前应用最多的用氧化铟锡（ITO）为制造的透明电极，但ITO存在脆性大，无法弯曲，近年来随着光电器件对透明电极需求的增加，铟的价格也大幅提高。由于石墨烯产业化后的预期成本低，成为柔性透明电极的主要材料之一，但在实际中由于大面积石墨烯总会存在一定的缺陷，影响了其导电率，本项目结合石墨烯和纳米金属网孔的优势制备出石墨烯和金属网孔复合膜柔性透明电极。 2、特色与先进性技术指标特色：利用低成本、无污染的溶胶在透明基底形成网状模板，利用模板制作金属网格；通过转移石墨烯在金属网格上制作一种石墨烯/金属网格复合电极。其复合电极表现出优异的光电特性。通过结合单层石墨烯的高透光性和金属网格的导电性，有效地弥补了化学气相沉积法（CVD）-石墨烯多晶结构的缺陷和金属网格不利于制作依赖垂直电流传输器件的的缺点，从而提高透明复合电极的光电特性。图1 制备的石墨烯及拉曼图，可以看到非常清楚的2D峰，右图为金属网孔的显微图。 3.技术指标复合电极：面电阻为 21.2 、透光率为92%（在550nm波长测得），下图表明其宽带的透射光谱特性。图2 复合电极的透过率将复合电极制作在PET基底上，使其可以表现出优异的机械柔软性。在将透明电极从正向到反向弯曲，其弯曲角度从-150o达到150o时，其电导率也只下降3.4%，反复弯折100次，电导率几乎没有什么变化。 4、产业化的关键性问题高性能的透明电极在许多光电器件是必不可少的，例如触摸屏、光伏电池、有机发光二极管等。目前商业上，由于氧化铟锡（ITO）薄膜的高光学透过率、低面电阻和成熟的制造工艺，在作为透明电极方面已广泛地应用在各种光电器件中。但铟是稀有金属，在地壳中的分布量比较小且分散，主要以微量存在于锡石和闪锌矿中，且随着液晶显示器和触摸屏等产品的普及，因此铟的价格在急剧上涨。此外，氧化铟锡透明电极缺乏柔韧性，不易弯曲，化学稳定性差，不适合应用于柔性透明电极。传统上制备金属网采用光刻法及蚀刻工艺。但是，通过采用光刻法制备的金属网格不仅成本较大、工艺复杂、效率低，而且在制备的工艺条件、设备要求也较高。本实验采用了低成本高效率的方法制备金属网格，再通过CVD法生长大面积石墨烯并转移在金属网格上。实验过程中工艺简单、成本低、效率高，并可制备大面积-高质量的透明电极。

电子科技大学 2021-04-10