仿生银网络结构柔性透明导电电极制备及其性能研究
发布时间：2025-04-18 01:40
针对当前市场上主流透明导电电极氧化铟锡(ITO)中存在的柔韧性差、方阻较大、机械性能差以及成分有毒和原材料稀缺导致成本不段上升的问题,本文将植物叶脉和根系独特的微结构特征应用至银网络透明导电电极中,制备了具有优异光电性能和机械性能的柔性透明导电电极,本文具体研究工作主要包括以下几方面:(1)首先系统介绍了当前各种材料的透明导电电极研究进展及相应的光电性能、制备方法和优缺点,并介绍了当前金属网络透明导电电极的研究现状和进展,还介绍了各种自然仿生结构的金属网络透明导电的研究现状和性能,最后介绍了透明导电电极的性能指标和评价办法。(2)制备了一种光电性能优异的叶脉仿生复合银网络结构柔性透明导电电极,该电极实现了对叶脉网孔的进一步填充,优化了叶脉结构中的电路传输路径,降低了平均线宽(4.32μm)和线距(30.56μm)且具有优异的综合光电性能(透光率约75%,方阻约0.3Ω/sq),并基于该电极制备了最大变色范围为66.76%的电致变色器件。(3)针对当前金属银网络柔性透明导电电极中存在线宽和间距减小后会导致电阻增加的问题,而低线宽和低线距有益于金属网络电极在光伏器件中对电荷输送和提取,本文将...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 透明导电电极的制备材料
1.2.1 透明导电氧化物
1.2.2 金属纳米线
1.2.3 碳纳米管和石墨烯
1.2.4 导电聚合物
1.2.5 金属网络透明导电电极
1.3 自然仿生金属网络电极
1.3.1 树叶叶脉仿生结构电极
1.3.2 蜘蛛网仿生结构电极
1.4 透明导电电极的性能
1.4.1 综合光电性能
1.4.2 机械稳定性能
1.5 本文的主要研究内容及架构
第二章 银网络结构叶脉仿生复合柔性透明导电电极制备及其光电性能研究
2.1 引言
2.2 叶脉复合电极光电性能模型
2.2.1 横向电流输运模型仿真
2.2.2 纵向载流子收集模型计算
2.2.3 光学性能模型仿真
2.3 透明导电电极的制备方法
2.3.1 透明导电电极的制备流程
2.3.2 实验所需药品
2.3.3 实验所需设备
2.4 透明导电电极的制备工艺
2.4.1 叶脉网络模板的提取
2.4.2 光刻衬底的制备及叶脉模板光刻
2.4.3 叶脉银网络沉积
2.4.4 叶脉银网络转移
2.4.5 龟裂银网络复合
2.5 透明导电电极性能表征测试与分析
2.5.1 叶脉复合电极的光电性能表征
2.5.2 综合光电性能表征
2.5.3 机械性能表征测试
2.5.4 综合性能对比测试实验
2.6 透明导电电极的器件应用
2.6.1 电致变色器件制备方法
2.6.2 电致变色器件性能表征
本章小结
第三章 仿叶脉分形密集银网络结构柔性透明导电电极制备及其光电性能研究
3.1 引言
3.2 银网络电极的制备方法
3.2.1 透明导电电极的制备流程
3.2.2 实验所需药品
3.2.3 实验所需设备
3.3 透明导电电极的制备过程
3.3.1 旋涂制备牺牲层
3.3.2 溅射密集银网络
3.3.3 密集银网络转移及刮涂制备牺牲层
3.3.4 溅射叠层银网络及去除牺牲层
3.4 透明导电电极性能表征测试与分析
3.4.1 透明导电电极的光电性能表征
3.4.2 透明导电电极的机械性能表征
本章小结
第四章 银网络结构透明导电电极网络电阻计算方法
4.1 引言
4.2 电阻网络阻值的提取流程
4.3 电阻网络阻值的提取方法
4.3.1 图像输入及图像滤波
4.3.2 自动阈值分割
4.3.3 中心线提取及电阻连接点提取
4.3.4 电阻分离及电阻参数标注
4.4 银薄膜的形貌及电阻率测试分析
4.4.1 银薄膜形貌分析
4.4.2 银薄膜电导率测试
4.5 基于基尔霍夫定律的金属电阻网络计算
4.5.1 基尔霍夫定律变化的基本原理
4.5.2 电阻网络基本变化原理
4.5.3 龟裂银网络电极的电阻网络计算
本章小结
第五章 仿根系银网络结构柔性透明导电电极制备及其结合力性能研究
5.1 引言
5.2 透明导电电极的制备方法
5.2.1 透明导电电极的制备流程
5.2.2 实验所需药品
5.2.3 实验所需设备
5.3 透明导电电极的制备
5.3.1 制备覆盖层以及牺牲层
5.3.2 龟裂模板复制
5.3.3 银网络生长
5.3.4 制备衬底转移层及银网络无损转移
5.4 透明导电电极性能表征测试与分析
5.4.1 透明导电电极光电性能表征
5.4.2 透明导电电极的机械性能表征
5.5 透明导电电极的器件应用
5.5.1 透明加热器温升曲线测试
5.5.2 透明加热器红外线测试
本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：4040320
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 透明导电电极的制备材料
1.2.1 透明导电氧化物
1.2.2 金属纳米线
1.2.3 碳纳米管和石墨烯
1.2.4 导电聚合物
1.2.5 金属网络透明导电电极
1.3 自然仿生金属网络电极
1.3.1 树叶叶脉仿生结构电极
1.3.2 蜘蛛网仿生结构电极
1.4 透明导电电极的性能
1.4.1 综合光电性能
1.4.2 机械稳定性能
1.5 本文的主要研究内容及架构
第二章 银网络结构叶脉仿生复合柔性透明导电电极制备及其光电性能研究
2.1 引言
2.2 叶脉复合电极光电性能模型
2.2.1 横向电流输运模型仿真
2.2.2 纵向载流子收集模型计算
2.2.3 光学性能模型仿真
2.3 透明导电电极的制备方法
2.3.1 透明导电电极的制备流程
2.3.2 实验所需药品
2.3.3 实验所需设备
2.4 透明导电电极的制备工艺
2.4.1 叶脉网络模板的提取
2.4.2 光刻衬底的制备及叶脉模板光刻
2.4.3 叶脉银网络沉积
2.4.4 叶脉银网络转移
2.4.5 龟裂银网络复合
2.5 透明导电电极性能表征测试与分析
2.5.1 叶脉复合电极的光电性能表征
2.5.2 综合光电性能表征
2.5.3 机械性能表征测试
2.5.4 综合性能对比测试实验
2.6 透明导电电极的器件应用
2.6.1 电致变色器件制备方法
2.6.2 电致变色器件性能表征
本章小结
第三章 仿叶脉分形密集银网络结构柔性透明导电电极制备及其光电性能研究
3.1 引言
3.2 银网络电极的制备方法
3.2.1 透明导电电极的制备流程
3.2.2 实验所需药品
3.2.3 实验所需设备
3.3 透明导电电极的制备过程
3.3.1 旋涂制备牺牲层
3.3.2 溅射密集银网络
3.3.3 密集银网络转移及刮涂制备牺牲层
3.3.4 溅射叠层银网络及去除牺牲层
3.4 透明导电电极性能表征测试与分析
3.4.1 透明导电电极的光电性能表征
3.4.2 透明导电电极的机械性能表征
本章小结
第四章 银网络结构透明导电电极网络电阻计算方法
4.1 引言
4.2 电阻网络阻值的提取流程
4.3 电阻网络阻值的提取方法
4.3.1 图像输入及图像滤波
4.3.2 自动阈值分割
4.3.3 中心线提取及电阻连接点提取
4.3.4 电阻分离及电阻参数标注
4.4 银薄膜的形貌及电阻率测试分析
4.4.1 银薄膜形貌分析
4.4.2 银薄膜电导率测试
4.5 基于基尔霍夫定律的金属电阻网络计算
4.5.1 基尔霍夫定律变化的基本原理
4.5.2 电阻网络基本变化原理
4.5.3 龟裂银网络电极的电阻网络计算
本章小结
第五章 仿根系银网络结构柔性透明导电电极制备及其结合力性能研究
5.1 引言
5.2 透明导电电极的制备方法
5.2.1 透明导电电极的制备流程
5.2.2 实验所需药品
5.2.3 实验所需设备
5.3 透明导电电极的制备
5.3.1 制备覆盖层以及牺牲层
5.3.2 龟裂模板复制
5.3.3 银网络生长
5.3.4 制备衬底转移层及银网络无损转移
5.4 透明导电电极性能表征测试与分析
5.4.1 透明导电电极光电性能表征
5.4.2 透明导电电极的机械性能表征
5.5 透明导电电极的器件应用
5.5.1 透明加热器温升曲线测试
5.5.2 透明加热器红外线测试
本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：4040320
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