[发明专利]一种薄膜电极及其制作方法与应用

说明书

本发明公开了一种薄膜电极及其制作方法与应用，电极结构为：导电聚合物薄膜/基底，其特征在于所述的导电聚合物薄膜为导电聚合物网格结构；该导电聚合物可以涂覆于玻璃、石英、纤维、织物、塑料薄膜、聚合物薄膜等基底形成导电薄膜电极。特别是当基底选择柔性或可拉伸透明基底时，可以制得一种柔性透明薄膜电极。通过印刷方法实现图案化网格制备，过程简单便捷、经济高效、节约材料、结构可控、形状与尺寸任意可调等，更重要的是可大面积快速制备。该电极可以作为透明薄膜电极取代氧化铟锡ITO透明电极广泛应用于构筑柔性有机电致发光器件、柔性有机太阳能电池器件、柔性有机场效应晶体管器件或柔性储能器件。

技术领域

本发明涉及一种薄膜电极及其制作方法与应用，具体涉及一种导电聚合物网格电极及其制作方法与应用，属于光电信息材料及应用领域。

背景技术

随着柔性、便携、低成本及精美的可穿戴电子产品的出现，作为其重要组成部分的电极不仅需要优异的光电性能、高度柔性、表面平整、优越的化学稳定性、低成本制作而且需要可控的图案化制作及任意可调的尺寸。目前主流薄膜电极是将氧化铟锡ITO通过磁控溅射的方式沉积到玻璃或聚合物柔性衬底上制成。然而这种制备方式需要高真空的环境和复杂昂贵的设备，制备流程复杂漫长、材料利用率低，而且ITO本身脆弱易折，不能满足尤其是柔性可穿戴电子器件任意弯折的应用需求。目前有很多种材料被用来研究取代ITO，如碳纳米管、金属纳米线、石墨烯、金属网格和导电聚合物等。其中导电聚合物如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)，凭借其高度的抗挠性、较好的透光率和导电性以及高功函，成为ITO很有希望的替代品。目前报道中，PEDOT-PSS通过旋涂的方式制备薄膜电极，使用在有机发光二极管OLEDs、有机太阳能电池OPV以及超级电容器中，并表现出不错的光电性能。然而旋涂工艺材料浪费严重，而且无法实现连续大批量生产。如何获得更低方阻、更高透光率的导电聚合物柔性电极，并实现简单快速大面积低成本的制备成为研究的热点之一。

本发明采用印刷的工艺，如丝网印刷、喷涂、喷墨打印等方式，将导电聚合物涂覆到衬底上，尤其是采用丝网印刷的工艺将PEDOT-PSS以网格的形式涂覆到柔性衬底上。通过印刷方法实现图案化网格制备，过程简单便捷、经济高效、节约材料、结构可控、形状与尺寸任意可调等，更重要的是可大面积快速制备。导电聚合物网格是不连续图案化网格结构薄膜，优选为蜂窝状网格结构和正六边形网格结构。在网格线条上可以印刷更厚的导电聚合物材料，提高电极的导电性，同时网格结构的空白区域也保证了导电电极的透光率，从而同时获得高度的导电性和透光性。通过网格结构线宽和周期的优化，以及对导电聚合物如PEDOT-PSS进行高沸点溶剂的掺杂和浸泡以进一步提高其导电性，我们获得了综合性能优异的薄膜电极，尤其是柔性透明薄膜电极，具体表现为可以同时获得高度的导电性和透光性，在柔性或可拉伸透明基底上表现出优异的可弯曲性和可拉伸性(可任意弯折、扭曲甚至拉伸)。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术的不足，更好的满足未来可穿戴电子产品的发展，本发明提供了一种薄膜电极及其制作方法，该电极可以同时实现优异的光电性能、高度柔性、强的化学稳定性、低成本制作以及图案化制作，可作为透明薄膜电极取代氧化铟锡ITO透明电极广泛应用于构筑柔性有机电致发光器件、柔性有机太阳能电池器件、柔性有机场效应晶体管器件或柔性储能器件。