喷墨打印图案无电镀制备金属网格透明电极及其柔性光电器件

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51673091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Transparent electrode is an essential element of modern flexible device. Traditional transparent electrode of indium-tin oxide (ITO) is being replaced by four alternatives including conducting polymers, carbon nanotubes, graphenes and metal grids. Metal grid has the highest Figure of Merits (FoM), which possesses considerable square resistance comparable to ITO upon the transmittance up to 90%. However, high surface roughness limits its applications. Moreover, solution process under ambient temperature is necessary to be compatible with low cost, large area fabrications of transparent electrodes and final devices. To meet these ends, electroless plating in combination with ink-jet printing pattern has been utilized to fabricate metal grids transparent electrodes. Based on well-defined polymer pattern as template, the formed metal grids not only overcome the drawback of high joint resistance, but also display excellent conductivity and light transparency, as well as low surface roughness. Furthermore, stretchable and bendable transparent electrodes can be further fabricated by improving the cohesiveness and refraction coefficient of the substrates, which is more suitable for flexible optoelectronic devices.
透明电极是现代柔性光电器件的重要组成元件,目前可望代替氧化铟锡化合物(ITO)的透明电极包括导电聚合物、氧化锌、石墨烯和金属网格。导电金属网格具有最高的优值系数,90%透光率时方块电阻与ITO相当,但是其表面粗糙度大的缺点,限制了其应用。此外,为了适应大面积、低成本制备的要求,从透明电极的加工到光电器件组装,需要研究低温、溶液制备工艺。为了解决上述问题,本项目提出喷墨打印图案化结合无电镀制备金属网格透明电极的方法。以图案化聚合物为模板,通过后续无电镀工艺形成的金属网格不存在金属线搭接电阻高的弊端,具有高电导率和透光率以及低表面粗糙度。此外,本项目从增加金属网格与衬底粘附性、透明电极基底折光系数以及透明掩膜埋栅法等角度进一步提高透明电极的延展性和耐弯折性以及入光效率,同时采用透明掩膜法可进一步控制金属网格线宽均匀性和一致性以及表面粗糙度,使其适用于柔性光电器件,特别是有机和钙钛矿太阳能电池。

结项摘要

本项目的应用基础研究工作属于高分子能源体系纳米复合问题。本项目以金属网格透明电极及其柔性光电器件作为研究对象,通过静电纺丝、紫外纳米压印光刻和喷墨技术,分别制备无序和有序模板,结合无电镀技术,制备了银网格透明电极及其复合电极,解决了银网格的表面粗糙性和粘附性等问题,提高了透明电极的延展性和耐弯折性以及入光效率,使其适用于柔性有机和钙钛矿太阳能电池。研发的“一种免转印、高黏结性金属网格透明电极的制备方法”获得了具有87.2%的透光性和22.9 Ω/sq的方阻的银网格透明电极。该银网格柔性透明电极具有超黏结性和机械柔韧性。该成果已经成功进行转化,与有关企业进行合作,用于银纳米线防辐射服的生产,取得了良好的经济效益。基于所制备的柔性透明电极,解决了太阳能电池中界面层和活性层耐弯折的问题,实现了柔性太阳能电池的制备。创新性提出聚多巴胺和聚烯烃弹性体改善界面层的耐弯折性,使整个柔性有机太阳能电池器件的耐弯折性和稳定性显著提高。在氧化铟锡和钙钛矿层之间使用了一种导电粘性聚合物,准确地控制结晶,并起到粘合剂的作用,显著提高器件的耐弯折性。解决了有机太阳能电池活性层的耐弯折性和稳定性的问题。提出了弹性体修复钙钛矿晶界缺陷和裂纹,释放机械应力并赋予传输层抗弯折性能,克服了无机界面层固有的脆性。提出了自密性高分子封装钙钛矿界面层,有效地改善钛矿太阳能电池的长期稳定性、防水性以及弯曲耐久性。相关成果已在国际权威刊物如Angew. Chem. Int. Ed. (1篇); Nat. Commun. (1篇); Adv. Mater. (2篇); Adv. Funct. Mater. (5篇)上相继发表SCI论文33篇,授权发明专利6项,作为第一完成人获教育部自然科学奖二等奖1项,第一完成人获省级教学成果奖二等奖。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Silver Mesh Electrodes via Electroless Deposition-Coupled Inkjet-Printing Mask Technology for Flexible Polymer Solar Cells
采用化学沉积耦合喷墨印刷掩模技术的银网电极用于柔性聚合物太阳能电池
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.9b00846
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Langmuir
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Meng Xiangchuan;Xu Yifan;Wang Qingxia;Yang Xia;Guo Jinmao;Hu Xiaotian;Tan Licheng;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
Effective Network Formation of PEDOT by in-situ Polymerization Using Novel Organic Template and Nanocomposite Supercapacitor
利用新型有机模板和纳米复合超级电容器通过原位聚合有效形成 PEDOT 网络
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2017.07.078
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhou Huanyu;Liu Gengling;Liu Jinliang;Wang Yilin;Ai Qingyun;Huang Jun;Yuan Zhongyi;Tan Licheng;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
High-Performance Pseudoplanar Heterojunction Ternary Organic Solar Cells with Nonfullerene Alloyed Acceptor
具有非富勒烯合金受体的高性能赝平面异质结三元有机太阳能电池
  • DOI:
    10.1002/adfm.201909760
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Wan Ji;Zhang Lifu;He Qiannan;Liu Siqi;Huang Bin;Hu Lei;Zhou Weihua;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
An Effective Method for Recovering Nonradiative Recombination Loss in Scalable Organic Solar Cells
恢复可扩展有机太阳能电池非辐射复合损失的有效方法
  • DOI:
    10.1002/adfm.202000417
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Zhi Xing;Xiangchuan Meng;Rui Sun;Ting Hu;Zengqi Huang;Jie Min;Xiaotian Hu;Yiwang Chen
  • 通讯作者:
    Yiwang Chen
Printable and Large-Area Organic Solar Cells Enabled by a Ternary Pseudo-Planar Heterojunction Strategy
通过三元伪平面异质结策略实现可印刷和大面积有机太阳能电池
  • DOI:
    10.1002/adfm.202003223
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Liu Siqi;Chen Dong;Hu Xiaotian;Xing Zhi;Wan Ji;Zhang Lin;Tan Licheng;Zhou Weihua;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈义旺

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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