裂隙模板法制备柔性金属网格及其在电加热器中的应用

发布时间：2018-02-13 11:44

本文关键词： 透明导电薄膜裂隙模板法金属网格柔性电加热　出处：《东北师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着有机电子器件的兴起,人们对柔性电极的需求越来越大。然而传统氧化物透明导电薄膜ITO的抗弯折能力差,已经无法满足市场的需求,寻找新的材料来代替ITO成为当前透明导电研究领域的前沿课题。在众多备选材料当中,金属网格结构以其优良的导电性、延展性受到了人们的关注。本文采用龟裂的有机化合物作掩模板,借助蒸镀、电镀工艺,在裂纹中沉积金属,制备了不同结构的金属网格薄膜。并对其性能做了研究。主要研究成果包括:1、通过旋涂刮涂等方法制备了不同表面形貌的裂隙模板,并研究了薄膜厚度和干燥温度对模板表面形貌的影响规律。研究发现:随着模板厚度减小,裂纹宽度逐渐变小,裂纹密度逐渐变大,裂纹表面形貌均一性越来越好;随着薄膜干燥温度的升高,裂纹宽度和裂纹密度逐渐变大。据此,我们实现了对模板表面形貌的有效调控。2、采用裂隙模板法结合蒸镀工艺制备了随机Ag网格结构。通过四探针、透射吸收光谱等测试手段分析了其光电特性。结果表明,用该方法制备的Ag网格具有优异的光电性能,并可在不影响光透过率的情况下,通过增加金属线的厚度增强其导电性能,从而提升薄膜的光电性能,最终得到了品质因数高达1607的金属网格薄膜。并且,我们将金属线较粗、网格密度较小的大网格与金属线较细、网格密度较大的小网格复合,制备了双网格结构,利用小网格较细较密的金属线,填充大网格线与线之间较大的空隙。该结构相较于单网格主要有两个优势:(1)具有更高的雾度;(2)局域导电性能增强。因此,复合双网络结构有望成为太阳能电池的理想窗口电极。3、采用模板法结合电镀工艺分别制备了氧化铟锡/金网格(ITO/AuM)和氧化铟锡/铜网格(ITO/CuM)两种复合薄膜。分析了它们与ITO薄膜光电性能的差异,结果表明:与ITO相比,ITO/AuM复合薄膜的品质因数提高了近3倍,而ITO/CuM的品质因数提高了近25倍。其中ITO/CuM复合薄膜选择ITO较厚、导电性较好的PET/ITO作为衬底,该衬底在紫外及红外波段具有低透过性。ITO/CuM薄膜结合了金属网格及ITO薄膜的优势,既拥有了Cu网格优良的柔性以及高导电性,同时也保持了ITO在紫外及红外波段的低透过率,具有较强的遮阳能力,使其在柔性光电器件及降低建筑能耗方面具有了潜在的应用价值。4、金属网格电加热及稳定性的研究:(1)以ITO/AuM复合薄膜为例,对电加热性能进行了测试,发现相较于ITO薄膜,ITO/AuM复合薄膜具有更优良的电加热性能。在8V直流偏压下,ITO/AuM复合薄膜的加热速率几乎是ITO薄膜的6倍,且可达到的最高温度远大于ITO;(2)针对Ag在空气中易氧化的特性,在Ag网格表面包覆惰性金属Au,大大提升了Ag网格结构在空气中的抗氧化能力;(3)比较了采用蒸镀法和采用电镀法得到的氧化铟锡/金属网格(ITO/MM)复合薄膜的抗弯折能力差异,结果表明:采用电镀法比采用蒸镀法得到的ITO/MM复合薄膜抗弯折能力更强;ITO/MM复合薄膜有效地克服了ITO柔性差的缺点,在弯折1000次后,面电阻无明显增加。
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【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.2;TM924.2

【参考文献】