專利名稱：一種透明電極材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種透明電極材料及其制備方法。
背景技術：
目前，太陽能電池、半導體探測器、電致發(fā)光及平板顯示器等光電器件均需要低電阻、高透光性能的透明電極。而新一代柔性光電器件在此基礎上更需要耐彎曲的透明導電電極。透明導電氧化物薄膜(TCOs)，金屬膜，碳納米管以及石墨烯通常作為上述器件的透明電極。TCOs中作為氧化銦系的ITO(摻錫氧化銦)被廣泛使用。但是ITO存在許多不足，例如相對Ag、Ni等金屬而言，ITO的電阻率較高不能滿足上述器件更低電阻率的發(fā)展要求， 而且銦儲量的匱乏使得ITO的造價昂貴，ITO在柔性基底上不穩(wěn)定，不耐彎曲，所以希望開發(fā)出其替代材料。碳納米管透光率僅在紅外區(qū)優(yōu)于ΙΤ0。目前工藝條件下，石墨烯導電性不如Ag、Ni等金屬，但是石墨烯具有很好的柔性。金屬膜導電性和透光性較好，但是在柔性基片上不穩(wěn)定。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有透明電極材料透過率低，電阻率較高，缺乏柔性而不耐撓曲的缺點，提供一種透過率高、導電性能好，柔韌性優(yōu)異的金屬膜與石墨烯復合的透明電極材料及其制備方法。本發(fā)明提供一種透明電極材料，所述透明電極材料包括基片和附著在該基片上的導電層，該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0. 001-1000 Ω /sq,所述導電層的在可見光區(qū)域的透光率為70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。本發(fā)明還提供上述透明電極材料的制備方法，該方法包括，在基片上形成導電層， 該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0. 001-1000 Ω /sq,所述導電層在可見光區(qū)域的透光率為70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。本發(fā)明的透明電極因為含有金屬和石墨烯的復合結構，使得其不僅具有高透光性、低電阻的優(yōu)異性能，并且因為石墨烯的加入加強了透明電極的結構穩(wěn)定性和耐彎曲性， 從而進一步增加了電子傳輸通道，最終改善了透明電極的導電性(推測這是因為石墨烯薄膜的柔性，可以改善金屬膜在基片上的性能；石墨烯的導電性，在與金屬膜復合后可以起到電子橋梁的作用，進一步增加金屬膜的導電性；而石墨烯在紫外、可見光、紅外光區(qū)透過率都很高，不會影響金屬膜的透光性。本發(fā)明的透明電極材料在光電器件、光電探測器以及半導體發(fā)光，尤其在柔性太陽能電池、柔性顯示器等柔性器件方面用途廣泛。本發(fā)明的制備方法的工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是a型透明電極材料的示意圖。
圖2是b型透明電極材料的示意圖。圖3是另一種b型透明電極材料的示意圖。圖4-7是本發(fā)明的a型或b型透明電極材料的主視圖和左(右)視圖。附圖標記說明1為基片；2為金屬層；3為石墨烯層；4為由石墨烯和金屬的混合物形成的導電層。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種透明電極材料，該材料包括基片和附著在該基片上的導電層，該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0. ΟΟΙ-ΙΟΟΟΩ/sq，所述導電層的在可見光區(qū)域的透光率為70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98% ；優(yōu)選情況下，所述導電層的方塊電阻為0. 001-100 Ω /sq,所述導電層的在可見光區(qū)域的透光率為80_98 %，在紅外光區(qū)域的透光率為80-98%。并且，本發(fā)明的透明電極材料在柔性基片上彎曲1000次且每次均彎曲成90°后電阻下降小于2%。在本發(fā)明的透明電極材料中，所述導電層可以由石墨烯與金屬的混合物層形成，此時，所述石墨烯和金屬的重量比可以為1 0.01-10000，所述石墨烯與金屬的混合物層的層數(shù)可以為1-20層，每一層所述石墨烯與金屬的混合物層的厚度可以為 0. 2-300nm ；為了獲得更好的透光性和撓性，優(yōu)選情況下，所述石墨烯和金屬的重量比優(yōu)選為1 0. 1-1000，每一層所述石墨烯與金屬的混合物層的厚度優(yōu)選為0. 2-lOOnm。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的透明電極材料中的所述導電層也可以由石墨烯層和金屬層交替性形成，所述石墨烯層的厚度可以為0. 2-lOnm，所述石墨烯層的層數(shù)可以為1_10層， 所述金屬層的厚度可以為0.2-300nm，所述金屬層的層數(shù)可以為1_10層。為了獲得更好的透光率和撓性，優(yōu)選情況下，所述石墨烯層的厚度為0. 2-3nm，所述石墨烯層的層數(shù)可以為 1-2層；所述金屬層的厚度為0. 5-lOnm，所述金屬層的層數(shù)可以為1_2層。需要明確的是， 上述厚度分別指石墨烯層和金屬層的平均厚度。優(yōu)選情況下，本發(fā)明中的所述金屬層為圖案化的金屬膜，所述金屬膜優(yōu)選為選自由微納金屬環(huán)組成的連續(xù)金屬膜、由微納金屬環(huán)組成的不連續(xù)金屬膜、由規(guī)則孔排列形成的二維金屬微網(wǎng)格、由不規(guī)則孔排列形成的二維金屬微網(wǎng)格、由連續(xù)金屬島組成的金屬膜、 由不連續(xù)金屬島組成的金屬膜和由一維金屬nm線組成的金屬膜中的一種。為了得到更好的導電性，透光性和撓性，進一步優(yōu)選為由規(guī)則孔排列形成的二維金屬微網(wǎng)格。在本發(fā)明的透明電極材料中，所述金屬可以為選自銀、銅、金、鋁、鎳、鉬、鋅、錫、 鐵、鈷、錳、鉬和鈦中的一種或多種，優(yōu)選為金或銀。本發(fā)明中所涉及的石墨烯可以為本領域常規(guī)使用的各種石墨烯，本發(fā)明對所述石墨烯的層數(shù)無特殊要求，可以為單層石墨烯和多層石墨烯的混合物，所述多層的石墨烯一般為2-10層的多層石墨烯，另外，所述石墨烯為全部由碳原子組成的石墨烯或摻雜有雜原子的石墨烯。其中，所述摻雜有雜原子的石墨烯中的雜原子可以選自氮、氧、硫、硼和磷中的一種或多種。在本發(fā)明中，可以根據(jù)不同的需求選擇不同的基片，在本發(fā)明的透明電極材料中，所述基片可以為在可見光區(qū)域的透光率為90-100%，優(yōu)選為92-98%、在紅外光區(qū)域的透光率為90-100%，優(yōu)選為92-98%的透明高分子膜、玻璃和石英中的一種或多種，所述透明
高分子膜可以為聚乙烯醇膜、聚酰亞胺膜、聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚氨酯膜和聚丙烯酸酯膜中的一種或多種。本發(fā)明提供的透明電極材料上的導電層有三種類型，一種為石墨烯和金屬形成的混合物層，另一種為交替的先形成石墨烯層，再形成金屬層，還有一種為交替的先形成金屬層，再形成石墨烯層，根據(jù)制備方法可以將后兩者劃分為一類。因此，本發(fā)明針對不同類型的導電層，提供了兩種相應的制備方法。本發(fā)明提供了上述導電層由金屬和石墨烯的混合物形成的透明電極材料的制備方法，該方法包括，在基片形成導電層，所述導電層由石墨烯和金屬的混合物層形成，形成的所述導電層的方塊電阻為0. ΟΟΙ-ΙΟΟΟΩ/sq，所述導電層在可見光區(qū)域的透光率為 70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。本發(fā)明對所述在基片上形成導電層的方法無特殊要求，例如可以按如下步驟進行將含有石墨烯和金屬的分散液附著在基片表面，在60-200°C下放置1-120分鐘后，進一步優(yōu)選為在80-120°C下放置20-40min，然后在140_160°C放置2-lOmin，然后重復進行0_19 次以下步驟將含有石墨烯和金屬的分散液附著在所得到的石墨烯和金屬的混合物層的表面，在60-200°C下放置1-120分鐘后，得到帶有導電層的透明電極材料，進一步優(yōu)選為在 80-120°C下放置20-40min，然后在140_160°C放置2-lOmin。其中，重復進行步驟可以根據(jù)需要來確定是否進行，以及進行的次數(shù)，通過上述步驟，可以在透明基底上形成1-20層的導電層。在上述制備方法中，所述含有石墨烯與金屬的分散液中的石墨烯的濃度可以為 0. OOl-lOmg/mL，金屬的濃度可以為O.Ol-lOOmg/mL;為了方便操作，所述含有石墨烯與金屬的分散液中石墨烯的濃度優(yōu)選為0. 01-lmg/mL，金屬的濃度優(yōu)選為0. 1-lOmg/mL。優(yōu)選情況下，每一次含有石墨烯與金屬的分散液的用量為使獲得的透明電極材料中每一層所述含有石墨烯與金屬的混合物層的厚度為0. 2-300nm。在本發(fā)明中，將通過該方法制備的透明電極材料稱為a型透明電極材料。如圖1 所示，其中，1為基片；4為由石墨烯和金屬的混合物形成的導電層，圖1只圖示了本發(fā)明一種實施方式中的兩層的透明電極材料，本領域技術人員可以確定，更多的由石墨烯和金屬的混合物形成的導電層可以在由石墨烯和金屬的混合物形成的導電層之上依次形成。在上述制備方法中，將含有石墨烯和金屬的分散液附著在透明基底表面或者附著在所得到的石墨烯和金屬的混合物層的表面的方法沒有特別的限定，例如可以為選自旋涂法、噴涂法、刮涂法和浸漬法中的一種或多種，優(yōu)選為旋涂法。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述石墨烯和金屬的分散液可以以各種形式提供，例如溶膠形式，所述含有石墨烯和金屬的分散液可以參照現(xiàn)有技術進行制備，本發(fā)明無特殊要求，在此不再贅述。本發(fā)明還提供上述導電層由石墨烯層和金屬層交替形成的透明電極材料的制備方法，該方法包括，在基片上交替形成金屬層和石墨烯層，以在基片上形成導電層，所述導電層的方塊電阻為0. 001-1000 Ω /sq,所述導電層在可見光區(qū)域的透光率為70_98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。
在本發(fā)明中，將導電層由石墨烯層和金屬層交替形成的透明電極材料稱為b型透明電極材料，其中包括在基片上先形成石墨烯層后形成金屬層的透明電極材料，如圖2所示，其中，1為基片；2為金屬層；3為石墨烯層；和在基片上先形成金屬層后形成石墨烯層的透明電極材料，如圖3所示，其中，1為基片；2為金屬層；3為石墨烯層。圖2和圖3只是分別圖示了本發(fā)明兩種實施方式中的兩層的透明電極材料，本領域技術人員可以確定，更多的石墨烯層或金屬層可以在金屬層和石墨烯層之上依次形成。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選情況下，所述金屬層的厚度可以為0.2-300nm，優(yōu)選為 0. 5-lOnm，所述金屬層的層數(shù)可以為1_10層，優(yōu)選為1_2層；所述石墨烯層的厚度可以為 0. 2-lOnm，優(yōu)選為0. 2-3nm ；所述石墨烯層的層數(shù)可以為1-10層，優(yōu)選為1-2層。在上述制備方法中，對所述形成石墨烯層的方法沒有特別的限定，可以參照現(xiàn)有技術進行，例如可以為選自旋涂法、噴涂法、刮涂法、浸漬法或提拉法，優(yōu)選為旋涂法；對所述形成金屬層的方法也沒有特別的限定，例如可以為選自模板法、電紡織法、壓印法、自組裝法、刻蝕法、沉積法、電磁場引導法、濺射法、溶膠凝膠法、旋涂法、噴涂法、靜電紡絲或刮涂法，優(yōu)選為模板法。由于在本發(fā)明的制備方法中所使用的金屬、基片、以及構成導電層的所述石墨烯與金屬的混合物層、石墨烯層的厚度和種類等均與產(chǎn)品中所涉及的相同，在此不再贅述。下面結合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。在以下實施例中，用紫外/可見/近紅外分光光度計(PerkinElmer Lambda950)測定可見光透過率和紅外光透過率；用雙電測四探針測試儀(廣州四探針科技RTS-9)測定方塊電阻；薄膜厚度用掃描探針顯微鏡測試(Digitallnstruments Dimension 3100)；用SEM 掃描電鏡(日本日立公司，HitachiS-4800)測試材料的表面形貌，尺寸(如平均粒徑等)。制備例1氧化石墨烯溶膠的制備向1500g的濃度為98重量％的濃硫酸中加入5. Og的天然鱗片狀石墨(粒徑為 200 μ m)、5. Og的硝酸鈉和25. Og的高錳酸鉀，將所得混合物在0°C的冰浴條件下(即通過冰浴使混合物的溫度為0°C )攪拌證后，接著再在30°C下攪拌IOh ；然后向所得混合物中加入500mL水進行稀釋，接著升溫至70°C并攪拌池后，加入6mL的濃度為30重量％的雙氧水，攪拌Ih后過濾，然后將得到的濾餅用濃度為10重量％的鹽酸離心洗滌，接著再用去離子水離心洗滌，將洗滌后的膠狀產(chǎn)物加入到40mL的去離子水中，在200W的功率下超聲分散得到氧化石墨烯溶膠(氧化石墨烯的含量為20重量％，水的含量為80重量％ )。實施例1本實施例是為說明本發(fā)明的b型透明電極材料的制備方法。(1)制備多孔陽極氧化鋁模板采用兩步陽極氧化法(根據(jù)HidekiMasuda and Kenji Fukuda, Ordered Metal Nanohole Arrays Made by a Two-StepReplication of Honeycomb structures of Anodic Alumina, SCIENCE, 268 (9) 1995)中提供的方法)制備多孔陽極氧化鋁片，通過掃描電鏡測出該多孔陽極氧化鋁片的孔徑為50nm，孔間距為150nm ；(2)電子束蒸鍍金屬層用電子束蒸發(fā)儀(Edwars，AUTO 500)向步驟(1)得到的陽極氧化鋁片上蒸鍍一層金屬銀，厚度3nm ；(3)去除氧化鋁模板在步驟( 蒸鍍有金屬銀的陽極氧化鋁片下方放置石英片(錦州華美石英電器廠，大小為2cmX2cm，厚度為1mm)，在濃度為的磷酸溶液中溶解掉陽極氧化鋁，帶孔金屬銀網(wǎng)格自然沉降到石英片上；用去離子水洗滌石英片上多余的磷酸和金屬離子，100°C下干燥4h ；(4)制備氧化石墨烯薄膜在步驟C3)得到的有金屬網(wǎng)格的石英片上用旋涂儀以 4000rpm的轉速旋涂一層6nm厚的制備例1中得到的氧化石墨烯溶膠，100°C下干燥10分鐘；(5)熱還原氧化石墨烯在Ar氣保護下，將步驟(4)得到的含有厚度為0. Snm的氧化石墨烯薄膜的石英片放入石英管，然后將石英管放入管式爐中，以升溫速率每小時200°C 緩慢升溫到800°C加熱10分鐘，然后在Ar氣保護下在爐中緩慢冷卻至室溫，還原得到含有石墨烯與金屬銀的透明電極材料。透明電極材料的主視圖和左(右)視圖如圖4中的A和 B所示。透明電極材料的金屬層厚度為3nm，金屬層層數(shù)為1層；石墨烯層厚度為0. 8nm,石
墨烯層層數(shù)為1層。透明電極材料在可見光區(qū)透光率為92%、紅外光區(qū)透光率為92%、方塊電阻50/ sq0實施例2本實施例是為說明本發(fā)明的b型透明電極材料的制備方法。(1)化學氣相沉積的方法制備氮摻雜石墨烯用鍍膜機(KYUY中科科儀技術發(fā)展有限責任公司，型號SBC-2)，以Ni為靶材料，沉積時間20s，在石英片(錦州華美石英電器廠，大小為2cmX2cm，厚度為Imm)上熱蒸鍍50nm厚的Ni。將石英片放入石英管中，通氫氣 (20sccm)和氬氣(IOOsccm)，當爐體中心溫度升高到800°C時，通入60sccm的CH4和60sccm 的NH3，將石英管放入爐體中心，10分鐘后，將樣品在氫氣流下冷卻到室溫，得到氮摻雜的石墨烯薄膜，用濃度為的磷酸溶液溶解薄膜上的Ni，用去離子水洗滌石墨烯表面三次。(2)制備聚苯乙烯微球在500mL三口燒瓶中加入IOmL苯乙烯和150mL水，通氮氣排空氣15min，恒溫水浴70°C下攪拌20min，加入0. 2g過硫酸鉀，70°C下反應Mh。離心分離得到聚苯乙烯微球單分散水溶液(苯乙烯微球濃度為10重量％，苯乙烯微球的平均粒徑為 1. 3μπι)。(3)以聚苯乙烯微球單層膜為模板制備圖案化金屬薄膜向4. 95mL聚苯乙烯微球單分散水溶液(苯乙烯微球濃度為10重量％ )中加入0. 05mL苯乙烯和5mL無水乙醇，再向該溶液中加入0. 15 μ L的硫酸(濃度是98% )，超聲15分鐘，在容器底部放入上述步驟 (1)處理的表面有石墨烯薄膜的石英片，放走容器中的液體，用去離子水洗滌三次。用等離子刻蝕(RIE)系統(tǒng)(SENTECH，ETCHCAB200)，用氧離子刻蝕10s，聚苯乙烯微球粒徑減小到 1 μ m。用磁控濺射儀(ULVAC Inc, ACS-400-C4)，在工作壓強0. 5Pa，功率40W條件下，與石英片垂直濺射10s，在聚苯乙烯微球空隙中沉積金屬Al，得到3nm厚的Al，孔間距600nm，孔徑lym。將前述沉積有金屬的石英片浸入甲苯溶液中溶解模板聚苯乙烯微球后，并用去離子水洗滌，得到含有金屬鋁和N摻雜的石墨烯的透明電極材料。透明電極材料的主視圖和左(右)視圖如圖5中的A和B所示。透明電極材料的金屬層厚度為3nm，金屬層層數(shù)為1層；石墨烯厚度為1. 2nm,石墨烯層層數(shù)為1層。
透明電極材料的可見光透過率為98%、紅外光透過率98%、方塊電阻3 Ω /sq。實施例3本實施例是為說明本發(fā)明的b型透明電極材料的制備方法。(1)石墨烯溶膠的制備15g水中溶解600mg硼氫化鈉，將得到的硼氫化鈉溶液加入50mL制備例1中得到的氧化石墨烯溶膠中，用5重量％的碳酸鈉溶液調節(jié)溶液pH值至 9，將這些混合物在80°C下攪拌lh，然后用去離子水在5000rpm的轉速下離心洗滌5次，將洗滌后的石墨烯溶解在1 1的水和乙醇混合溶液中，得到濃度為lOmg/mL的石墨烯溶膠。(2)石墨烯薄膜的制備采用浸漬提拉法，將聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜PET (日本艾克AICA，型號HC2106，大小為2cmX2cm，厚度0. 188mm)浸入步驟(1)得到的石墨烯溶膠中，然后以與水平面垂直的方向將PET勻速提拉出液面，用去離子水洗滌PET背面多余的石墨烯溶膠，室溫下晾干，得到石墨烯層，厚度為7nm。(3)紫外光刻的方法制備光刻膠模板采用紫外光刻的方法，先在步驟(2)得到的石墨烯層上用旋涂儀旋涂5mL光刻膠(公司ALLRESIST，型號AR-N4340)，然后在暗室中在光刻膠上放置帶垂直納米線網(wǎng)格圖案的模板(購買于中科院半導體研究所)紫外曝光，在顯影液(ALLRESIST廠家，型號AR300-26)作用下光刻膠圖案化刻蝕得到模板納米線網(wǎng)格圖案。在掃描電鏡下檢測，光刻膠納米線的寬度為2 μ m，線間距20 μ m。(4)在光刻膠空隙中蒸鍍Cu 用熱蒸鍍的方法，用Cu靶在上述PET片上蒸鍍10s， 在光刻膠間隙中得到3nm厚的Cu。用顯影液溶解洗去光刻膠，再用去離子水反復洗滌3次， 得到含有金屬Cu與石墨烯的透明電極材料。(5)將步驟(4)得到的透明電極材料重復前述步驟(1)和O)，在Cu透明薄膜上再制備一層石墨烯薄膜，得到雙層石墨烯的透明電極材料。透明電極材料的主視圖和左(右) 視圖如圖6中的A和B所示。透明電極材料的金屬層厚度為3nm，金屬層層數(shù)為1層；石墨烯厚度為1. 2nm ；石墨烯層數(shù)為2層。透明電極材料的可見光透過率為70%、紅外光透過率70%、方塊電阻0.001Ω/ sq。將上述透明電極材料在彎曲1000次且每次均彎曲成90°后，可見光透過率為70%、紅外光透過率70%、方塊電阻0. 001 Ω/sq。實施例4本實施例是為說明本發(fā)明的a型透明電極材料的制備方法。(1)石墨烯溶膠的制備與實施例3的步驟⑴一致，得到濃度為lOmg/mL的石墨烯溶膠，用去離子水稀釋，得到0. lmg/mL石墨稀溶膠。(2) Ag納米線與石墨烯混合溶膠的制備將單分散Ag納米線(根據(jù)文獻Yi Cui 等 Scalable Coating and Properties of Transparent, Flexible, SilverNanowire Electrodes, ACS ΝΑΝ0, 2010,4 (5) :2955-2963 中的方法制備，顆粒粒徑 40nm_100nm，2mg/ mL)與步驟⑴得到的0. lmg/mL石墨稀溶膠混合，體積混合比例1 1。超聲30分鐘(超聲功率20kW)；(3) Ag納米線與石墨烯混合薄膜的制備用刮涂的方法將ImL混合溶膠用玻璃棒刮涂到PET(日本艾克AICA，型號HC2106，大小為2cmX2cm，厚度0. 188mm)上并晾干，得到透明電極材料。透明電極材料的主視圖和左(右)視圖如圖7中的A和B所示。
透明電極材料的金屬Ag與石墨烯混合層厚度為3nm，金屬與石墨烯混合層層數(shù)為1層。透明電極材料的可見光透過率為92%、紅外光透過率為92%、方塊電阻為100 Ω / sq。將上述透明電極材料在彎曲1000次且每次均彎曲成90°后，可見光透過率為92%、紅外光透過率92 %、方塊電阻增加量小于5 %。
權利要求
1.一種透明電極材料，其特征在于，該材料包括基片和附著在該基片上的導電層，該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0. 001-1000 Ω/Sq，所述導電層在可見光區(qū)域的透光率為70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。
2.根據(jù)權利要求1所述的透明電極材料，其中，所述導電層由石墨烯與金屬的混合物層形成，所述石墨烯和金屬的重量比為1 0.01-10000，所述石墨烯與金屬的混合物層的層數(shù)為1-20層，每一層所述石墨烯與金屬的混合物層的厚度為0. 2-300nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的透明電極材料，其中，所述導電層由石墨烯層和金屬層交替形成，所述石墨烯層的厚度為0. 2-lOnm，所述石墨烯層的層數(shù)為1_10層，所述金屬層的厚度為0. 2-300nm，所述金屬層的層數(shù)為1-10層。
4.根據(jù)權利要求3所述的透明電極材料，其中，所述金屬層為圖案化的金屬膜。
5.根據(jù)權利要求1所述的透明電極材料，其中，所述金屬為選自銀、銅、金、鋁、鎳、鉬、 鋅、錫、鐵、鈷、錳、鉬和鈦中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求1所述的透明電極材料，其中，所述基片為在可見光區(qū)域的透光率為 90-100%、在紅外光區(qū)域的透光率為90-100%的玻璃、石英、聚乙烯醇膜、聚酰亞胺膜、聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚氨酯膜和聚丙烯酸酯膜中的一種或多種。
7.—種透明電極材料的制備方法，其特征在于，該方法包括，在基片上形成導電層，該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0. 001-1000 Ω /sq,所述導電層在可見光區(qū)域的透光率為70-98%，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98%。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述在基片上形成導電層的方法包括，將含有石墨烯和金屬的分散液附著在基片表面，在60-20(TC下放置1-120分鐘后，然后重復進行 0-19次以下步驟將含有石墨烯和金屬的分散液附著在所得到的石墨烯和金屬的混合物層的表面，在60-200°C下放置1-120分鐘。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述含有石墨烯與金屬的分散液中的石墨烯的濃度為 0. OOl-lOmg/mL，金屬的濃度為 0. Ol-lOOmg/mL。
10.根據(jù)權利要求7-9中任意一項所述的方法，其中，每一次含有石墨烯與金屬的分散液的用量為使獲得的透明電極材料中每一層所述含有石墨烯與金屬的混合物層的厚度為 0. 2-300nm。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述在基片上形成導電層的方法包括，在基片上交替形成金屬層和石墨烯層。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述金屬層的厚度為0.2-300nm，所述金屬層的層數(shù)為1-10層，所述石墨烯層的厚度為0. 2-lOnm，所述石墨烯層的層數(shù)為1_10層。
13.根據(jù)權利要求7-9、11和12中任意一項所述的方法，其中，所述金屬為選自銀、銅、 金、鋁、鎳、鉬、鋅、錫、鐵、鈷、錳、鉬和鈦中的一種或多種，所述基片為在可見光區(qū)域的透光率為90-100%、在紅外光區(qū)域的透光率為90-100%的玻璃、石英、聚乙烯醇膜、聚酰亞胺膜、聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚氨酯膜和聚丙烯酸酯膜中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透明電極材料及其制備方法，該材料包括基片和附著在該基片上的導電層，該導電層含有石墨烯與金屬，所述導電層的方塊電阻為0.001-1000Ω/sq，所述導電層的在可見光區(qū)域的透光率為70-98％，在紅外光區(qū)域的透光率為70-98％。本發(fā)明的透明電極因為含有金屬和石墨烯的復合結構，使得其不僅具有高透光性、低電阻的優(yōu)異性能，并且因為石墨烯的加入加強了透明電極的結構穩(wěn)定性和耐彎曲性，從而進一步增加了電子傳輸通道，最終改善了透明電極的導電性。本發(fā)明的透明電極材料在光電器件、光電探測器以及半導體發(fā)光，尤其在柔性太陽能電池、柔性顯示器等柔性器件方面用途廣泛。本發(fā)明的制備方法的工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/18GK102569432SQ20101059330
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者智林杰, 梁明會, 王杰, 羅彬 , 邱騰飛 申請人:國家納米科學中心