AFM:凹版印刷批量化制備銀線圖案化電極及1cm2尺寸的高效率(13.61%)柔性有機太陽電池制備

  有機太陽能電池因具有輕質柔性、可卷對卷印刷方法制備等諸多優點,受到了人們廣泛的關注。其中高質量透明導電薄膜的大面積規模制備是柔性太陽能電池中的關鍵技術。理想的柔性透明電極應同時具備高導電性、高透過率、低表面粗糙度、良好的機械柔性、優異的大面積均勻性、可圖案化和可大批量低成本制備等特點。 
  中國科學院苏州纳米技术与纳米仿生研究所马昌期课题组近期开发了凹版印刷银线透明电极。利用凹版印刷法制备银线电极,具有可大批量低成本制备、可图案化、大面积均匀性好、光电性能优异(与刚性ITO相当)、表面粗糙度低等优点。利用该电极制备了柔性有机太阳能电池,1cm2电池效率达到13.6%。相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.202007276)上。 

 

 

  由于銀納米線是一種高長徑比的一維線性材料,因此銀納米線墨水自身的流動性較差導致印刷成膜質量較低,所以大面積均勻制備高性能的銀線電極具有很大的挑戰。該研究團隊利用凹印網版具有均勻網穴陣列結構的特點,結合銀線油墨的溶劑配比和銀線的固含量的優化來調節油墨的粘度、表面張力和揮發速度,成功制備出大面積均勻的銀線薄膜。銀電極的方阻爲10.8Ω/□,透過率爲95.4%。與傳統旋塗方法制備的銀線電極對比,凹印的銀線具有更高的品質因子,此外銀線的分布更加均勻,有利于大面積器件的應用。基于凹印電極爲有機太陽能電池的透明導電薄膜,獲得了15.28%(0.04cm2)和13.61%(1cm2)的光电转换效率,且1 cm2器件的第三方认证效率达到12.88%。这一工作为大面积柔性有机薄膜光伏电池的制备提供了一种理想的低成本柔性电极。

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