[发明专利]一种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机光电子技术材料领域，具体是一种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法。

背景技术

光电器件如发光二极管、太阳能电池、触控板等在许多领域已有广泛及重要的应用。光电器件要求至少有一个透明电极以满足光电器件能够吸收或发射光。氧化铟锡是目前最常用的透明电极材料，然而铟的稀缺性、氧化铟锡薄膜制备的高要求以及氧化铟锡固有的脆性都大大地影响了其未来的应用。因此目前亟需寻求新的透明导电材料来代替氧化铟锡。

近年来聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)在光电器件领域受到了广泛的关注，制备出的PEDOT:PSS透明电极具有高透明度和高机械柔性的特点，但其方块电阻一般高于100kΩ·□^-1，这明显逊色于氧化铟锡。但对PEDOT:PSS进行成膜后的酸后处理可制得方块电阻低于100Ω·□^-1的透明电极，其极佳的光电特性已经使PEDOT:PSS成为导电高分子的前沿研究领域。

然而对PEDOT:PSS的酸后处理过程增加了工业生产的步骤、时间和复杂性，从而增加了制备成本。因此通过PEDOT:PSS油墨的调控直接获得具有较强的光学性能及电学性能的透明电极具有极强的现实意义和商业价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中，制备出的PEDOT:PSS透明电极步骤繁杂、所用时间长、制备成本高和复杂性大等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案如下所述，一种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)掺杂PEDOT:PSS分散液的制备

配置掺杂有0.001～0.1mol/L络合酸的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)分散液，即为PEDOT:PSS分散液，搅拌，得到样品分散液；

2)分散液的甩膜

将步骤1)中得到的样品分散液和经过清洗除残处理后的玻璃基片，通过匀胶机处理，得到均匀覆盖样品分散液的玻璃基片；

3)透明电极热处理

将步骤2)中制作好的玻璃基片，通过恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到透明电极。

进一步，所述步骤1)中的络合酸选自氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)、氯金酸(HAuCl₄·4H₂O)或氯钯酸(H₂PdCl₄)中的一种或几种。

进一步，所述步骤1)中的玻璃基片的清洗除残处理过程为：将清洗干净的玻璃基片用高纯氮气吹干后，置于臭氧处理仪中，处理15～60min后取出。

进一步，所述步骤2)中匀胶机旋转速度为1000～8000rpm，旋转时间为1～3min。

进一步，所述步骤3)中的恒温加热的温度范围为100～180℃，加热时间为5～120min。

进一步，向所述步骤1)中搅拌均匀的PEDOT:PSS分散液中，加入极性溶剂，再次搅拌，得到样品分散液进行步骤2)和步骤3)，得到透明电极。所述搅拌时间为10～1440min，所述步骤3)中的搅拌时间为10～1440min；所述PEDOT:PSS分散液中加入的极性溶剂的体积百分含量为0～15％。当加入极性溶剂后，透明电极性能可进一步提升

进一步，所述极性溶剂选自乙二醇(EG)、二甲基亚砜(DMSO)或异丙醇(IPA)中的一种或几种。

进一步，所述柔性透明电极的材料除刚性的玻璃基片外，还包括柔性的塑料透明基片；所述塑料透明基片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯基片、聚萘二甲酸乙二醇酯基片或聚酰亚胺基片。

进一步，所述油墨打印制备工艺除所述步骤2)中的匀胶旋涂法外，还包括夹缝式挤压型涂布、喷墨打印或卷对卷印刷工艺和刮刀制备工艺；所述夹缝式挤压型涂布、喷墨打印或卷对卷印刷工艺，在室温～200℃的低温条件下直接制取，无需进行透明电极热处理步骤。

值得说明的是，在PEDOT:PSS的水溶液分散液中加入一定比例的络合酸，或者加入一定比例的络合酸后加入一定比例的极性溶剂，从而形成全新的透明电极油墨。该油墨制备出的电极性能得到极大的提升，且该油墨可由多种油墨打印工艺在短时间内直接大批量地制备出具有高透光率低电阻的柔性的透明电极，而无需进行后处理或昂贵的真空或高温制备方法。