金属电极与电路的印刷制备

    印刷透明顶部电极是全溶液法制备半透明钙钛矿或有机薄膜光伏电池的重要环节,其基础问题包括溶剂的影响、电极成膜规律、以及界面能级变化。自2015年本团队首次报道喷墨打印银纳米线作为有机光伏的顶电极以来,我们取得了一系列研究进展:一方面对喷墨印刷和超声喷涂的银纳米线进行研究,逐步改善顶部电极的透明度和导电性;另一方面,通过在器件顶部溶液法制备的聚合物或氧化物注入层有效降低了电极的能级势垒。目前采用印刷顶部电极的钙钛矿光伏器件已经获得了最高超过14%的转化效率。

   由于具有更好的导电性和耐弯折性,银纳米线也被用于取代ITO作为光伏电池的底部透明电极。与已经产业化的触摸屏需求不同的是,这类图形化的电极需要更高的导电性(≤10 Ω/□)、更低的表面粗糙度,以及适当的雾度。因此,银纳米线的选材和印刷方法都有待于进一步探索。本团队目前主要采用凹版印刷的方法制备这种底部电极。

 

    印刷电路板在电子产品的小型化、降低成本和轻量化方面扮演了无可替代的角色,但主要通过曝光-蚀刻法生产。增材制造的电路可以有效缩短设计-加工周期,节约材料,并减少有毒废料。更重要的是,该法对于电路尺寸的限制较少,有望在更大的范围内取代传统的电缆线束。

    本团队自2014年起研究采用增材制造技术制备新型电路,包括柔性薄膜电路、大尺寸电路、可延展电路、以及3D表面直接制备电路等。电路中除了部分传感、光伏器件为印刷法制造,其它芯片及元器件均为商业产品。这类电路通常被称为混合电子hybrid electronics