[发明专利]制造表面处理过的透明导电聚合物薄膜的方法以及使用其制造的透明电极

说明书

技术领域

本发明涉及经由表面处理制造具有高电导率的透明导电聚合物薄膜的方法，并涉及使用该方法制造的透明电极。

背景技术

可以主要以水分散体形式提供聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)来形成聚合物薄膜，并且PEDOT:PSS的电导率低至0.1-1S/cm。因此，可以通过用二甲亚砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(DMF)溶液或用多元醇如乙二醇作为第二掺杂剂添加该PEDOT:PSS溶液来提高PEDOT:PSS的电导率。

但是，添加此类材料会劣化长期储存PEDOT:PSS水分散体时的稳定性。此外，当用其涂覆玻璃或膜时，溶液的表面张力可能提高，在基板上的润湿性可能由此变差，使得难以形成均匀的膜。

为了解决这些问题，已经尝试对由PEDOT:PSS水分散体形成的聚合物薄膜施以表面处理以提高电导率。

具体而言，使用硫酸、六氟丙酮、甲醇或DMF对该PEDOT:PSS膜进行表面处理。特别地，使用硫酸会导致电导率的极大提高。但是，硫酸造成该PEDOT:PSS膜损失严重。此外，由于使用强酸，会出现工作者的安全问题。

发明内容

技术问题

因此，在牢记相关领域中遭遇的问题的情况下进行了本发明，本发明的一个目的是提供一种通过可以容易地操作的表面处理法制造具有与使用硫酸时同样高的电导率的透明导电聚合物薄膜的方法。

本发明的另一目的是通过使用该透明导电聚合物薄膜来提供具有高电导率的透明电极。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供制造表面处理过的透明导电聚合物薄膜的方法，包括：1)制备PEDOT:PSS墨水组合物；2)使用该墨水组合物在基板上形成PEDOT:PSS薄膜；3)用对甲苯磺酸溶液涂覆该PEDOT:PSS薄膜并随后热处理该PEDOT:PSS薄膜，得到热处理过的PEDOT:PSS薄膜；4)清洗该热处理过的PEDOT:PSS薄膜，得到清洗过的PEDOT:PSS薄膜；和5)干燥该清洗过的PEDOT:PSS薄膜。

有益效果

按照本发明，由于PEDOT:PSS水分散体可以在不添加其它材料的情况下形成薄膜，因此有可能形成均匀薄膜和具有高电导率的透明导电墨水膜。

按照本发明，透明导电聚合物薄膜具有高电导率，由此可以取代ITO电极使用，并可以用作有机太阳能电池的缓冲层(空穴传输层)或电极层。

附图说明

图1是显示在对比例2中制造的PEDOT:PSS薄膜的电子显微镜图像；和

图2是显示在实施例1中制造的PEDOT:PSS薄膜的电子显微镜图像。

具体实施方式

下面，将给出本发明的详细说明。

本发明涉及制造表面处理过的透明导电聚合物薄膜的方法，包括：1)制备PEDOT:PSS墨水组合物；2)使用该墨水组合物在基板上形成PEDOT:PSS薄膜；3)在该PEDOT:PSS薄膜上涂覆对甲苯磺酸溶液并随后热处理该PEDOT:PSS薄膜，得到热处理过的PEDOT:PSS薄膜；4)清洗该热处理过的PEDOT:PSS薄膜，得到清洗过的PEDOT:PSS薄膜；和5)干燥该清洗过的PEDOT:PSS薄膜。

该PEDOT:PSS墨水组合物可以包含PEDOT:PSS水分散体、溶剂和表面活性剂。

该PEDOT:PSS水分散体使所述墨水组合物具有电导率。

该PEDOT:PSS水分散体的量可以为所述墨水组合物总重量的10-70重量％。如果其量小于10重量％，由于PEDOT:PSS的量过低，难以确保足够的电导率。相反，如果其量超过70重量％，铺展性会变差，由此使得难以形成均匀的薄膜，并在喷墨时劣化喷射性质。

在本发明的优选实施方案中，该PEDOT:PSS水分散体包括例如可获自Heraeus的PH-1000。

由于具有高粘度的PEDOT:PSS水分散体不能单独喷射，其以包含溶剂和表面活性剂的墨水组合物形式配制以便喷射。

所述溶剂可以包含去离子水(DI水)、二乙二醇丁醚或二乙二醇乙醚、和丙二醇。

去离子水用于分散PEDOT:PSS水分散体，其量可以为所述溶剂总重量的40-80重量％，并可以是所述墨水组合物总重量的10-40重量％。如果去离子水的量超过所述墨水组合物总重量的40重量％，所得墨水具有高表面张力，由此可能无法铺展在基板上并难以喷射。相反，如果其量小于10重量％，所得墨水因高粘度而不适用于喷墨。

二乙二醇丁醚或二乙二醇乙醚用于降低墨水的挥发性和提高喷射能力。