蘇州納米所直接印刷銀納米線研究取得新進展

　　近年來，導電金屬納米線特別是銀納米線的應用研究受到廣泛關注，主要用于制備透明導電材料以及可延展的彈性導電材料。由于金屬納米線的分散特征與傳統的溶液型或顆粒型液態體系有較大區別，目前主要采用涂布、噴涂、旋涂等方法獲得銀納米線導電薄膜。但這些現有的主流成膜方法并不能直接實現圖案化，需要額外增加蝕刻等工藝以滿足應用需求。因此，直接印刷金屬納米線獲得透明導電圖案是簡化工序和降低成本的重要手段之一，可進一步推動導電金屬納米線的應用。

　　印刷頂部電極是目前有機電子器件的另一個重要挑戰。一方面，由于有機器件的機械強度和化學穩定性都比較差，在器件頂部直接印刷電極可能對器件性能造成比較復雜的負面影響，嚴重降低器件性能。另一方面，在器件頂部直接印刷電極時，對器件承印表面的處理受到諸多限制，難以獲得理想的印刷效果。而如果采用先整體覆膜再圖案化的方法制備頂電極，則蝕刻方法也可能會損害整個器件的性能。因此，很多大規模卷對卷的有機印刷器件，其頂部電極仍然選擇了真空沉積等傳統制備方法。

　　中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所崔錚課題組針對印刷銀納米線的課題進行了深入的研究，開發出以噴墨打印為代表的多種印刷方法，可以直接獲得圖案化的透明導電薄膜，取得了透過率超過85%、方塊電阻小于20歐姆的較好效果。研究人員通過與蘇州納米所馬昌期課題組合作，克服印刷工藝和有機器件物理方面的諸多難題，成功實現了噴墨打印的銀納米線直接作為半透明有機光伏電池（OPV）的頂部透明電極。該器件在實現半透明、降低電極制備成本的同時，器件的轉換效率也非常理想，最高可達采用傳統非透明電極器件的90%。考慮到印刷過程中溶劑對器件的影響，以及透明電極帶來的部分光損失，該結果意味著這類印刷透明電極具有非常良好的應用前景。相關結果發表于Appl. Phys. Lett. 2015, 106, 093302。

　　此項工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院戰略性先導科技專項、國家科技支撐計劃課題的大力支持。

圖1. 噴墨打印銀納米線透明導電網絡的典型SEM結構圖

圖2. (a) 所采用的OPV器件結構和噴墨打印示意圖；(b) 打印不同遍數銀納米線之后的器件吸收測試結果；(c) 采用打印頂部電極的半透明OPV器件在可見光波段的透過率曲線。插圖為器件照片，顯示半透明效果良好；(d) 典型的器件電流密度-電壓（J-V）曲線，其中器件A3T、A5T、A7T、A9T為同一個器件在打印3、5、7、9次電極后的性能對比，器件B為采用真空沉積非透明銀電極的參比器件。插圖為表現最好的A7T與參比器件B的對數電流對比，顯示打印電極的整流比有所降低。