一种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机光电子技术材料领域，具体是一种基于油墨打印工艺的柔性透明 电极的制备方法。
【背景技术】
[0002] 光电器件如发光二极管、太阳能电池、触控板等在许多领域已有广泛及重要的应 用。光电器件要求至少有一个透明电极以满足光电器件能够吸收或发射光。氧化铟锡是目 前最常用的透明电极材料，然而铟的稀缺性、氧化铟锡薄膜制备的高要求以及氧化铟锡固 有的脆性都大大地影响了其未来的应用。因此目前亟需寻求新的透明导电材料来代替氧化 铜锡。
[0003] 近年来聚（3，4_亚乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PED0T:PSS)在光电器件领域 受到了广泛的关注，制备出的PEDOT: PSS透明电极具有高透明度和高机械柔性的特点，但其 方块电阻一般高于IOOkQ · □<，这明显逊色于氧化铟锡。但对PED0T:PSS进行成膜后的酸 后处理可制得方块电阻低于100 Ω ·□<的透明电极，其极佳的光电特性已经使PED0T:PSS 成为导电高分子的前沿研究领域。
[0004] 然而对PED0T:PSS的酸后处理过程增加了工业生产的步骤、时间和复杂性，从而增 加了制备成本。因此通过PED0T:PSS油墨的调控直接获得具有较强的光学性能及电学性能 的透明电极具有极强的现实意义和商业价值。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有技术中，制备出的PED0T:PSS透明电极步骤繁杂、所用时 间长、制备成本高和复杂性大等问题。
[0006] 为实现本发明目的而采用的技术方案如下所述，一种基于油墨打印工艺的柔性透 明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 1)掺杂PEDOT: PSS分散液的制备
[0008] 配置掺杂有0.001~O.lmol/L络合酸的聚（3,4_亚乙二氧基噻吩）_聚（苯乙烯磺 酸)分散液，即为PEDOT: PSS分散液，搅拌，得到样品分散液；
[0009] 2)分散液的甩膜
[0010] 将步骤1)中得到的样品分散液和经过清洗除残处理后的玻璃基片，通过匀胶机处 理，得到均匀覆盖样品分散液的玻璃基片；
[0011] 3)透明电极热处理
[0012] 将步骤2)中制作好的玻璃基片，通过恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到透明 电极。
[0013] 进一步，所述步骤1)中的络合酸选自氯铂酸(H2PtCl6 · 6H2〇)、氯金酸(HAuCl4 · 4H2〇)或氯钯酸(H2PdCl4)中的一种或几种。
[0014]进一步，所述步骤1)中的玻璃基片的清洗除残处理过程为:将清洗干净的玻璃基 片用高纯氮气吹干后，置于臭氧处理仪中，处理15~60min后取出。
[0015] 进一步，所述步骤2)中匀胶机旋转速度为1000~8000rpm，旋转时间为1~3min。
[0016] 进一步，所述步骤3)中的恒温加热的温度范围为100~180 °C，加热时间为5~ 120min〇
[0017] 进一步，向所述步骤1)中搅拌均匀的PEDOT: PSS分散液中，加入极性溶剂，再次搅 拌，得到样品分散液进行步骤2)和步骤3)，得到透明电极。所述搅拌时间为10~1440min，所 述步骤3)中的搅拌时间为10~1440min;所述PEDOT: PSS分散液中加入的极性溶剂的体积百 分含量为〇~15%。当加入极性溶剂后，透明电极性能可进一步提升
[0018] 进一步，所述极性溶剂选自乙二醇(EG)、二甲基亚砜(DMSO)或异丙醇（IPA)中的一 种或几种。
[0019] 进一步，所述柔性透明电极的材料除刚性的玻璃基片外，还包括柔性的塑料透明 基片;所述塑料透明基片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯基片、聚萘二甲酸乙二醇酯基片或聚 酰亚胺基片。
[0020] 进一步，所述油墨打印制备工艺除所述步骤2)中的匀胶旋涂法外，还包括夹缝式 挤压型涂布、喷墨打印或卷对卷印刷工艺和刮刀制备工艺;所述夹缝式挤压型涂布、喷墨打 印或卷对卷印刷工艺，在室温~200°C的低温条件下直接制取，无需进行透明电极热处理步 骤。
[0021] 值得说明的是，在PEDOT: PSS的水溶液分散液中加入一定比例的络合酸，或者加入 一定比例的络合酸后加入一定比例的极性溶剂，从而形成全新的透明电极油墨。该油墨制 备出的电极性能得到极大的提升，且该油墨可由多种油墨打印工艺在短时间内直接大批量 地制备出具有高透光率低电阻的柔性的透明电极，而无需进行后处理或昂贵的真空或高温 制备方法。
[0022]所述PEDOT: PSS分散液中加入的各组分极性溶剂体积百分含量为:0~15%。详细 的体积配比方案有多种组合方式。如0~15%EG、0~15%DMS0和0~15%IPA，各极性溶剂可 单独添加亦可组合起来添加。
[0023]本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下效果：
[0024] 本发明优点在于设计了一种全新的基于PED0T:PSS的油墨配方，可通过油墨打印 制备工艺，如勾胶旋涂法(spin coating)、夹缝式挤压型涂布(slot die coating)、喷墨打 印（inkjet printing)或卷对卷印刷工艺（ro 11-to-ro 11 printing)等，在室温或低于200 摄氏度的低温，在不同基片上直接制备具有优良光电性能和机械柔性的透明电极薄膜，而 不需要进一步的后处理，从而减少了生产步骤和复杂性，降低了生产成本并减少了能量损 耗，为大规模制备柔性透明电极及可穿戴式光电器件提供了可靠方法。更重要的是，利用本 发明制备出的透明电极性能得到了极大的提升。
【附图说明】
[0025] 图1为一种掺杂PED0T:PSS透明电极结构示意图；
[0026]图2为实施例1~7中制备的透明电极在350~800nm波长范围的透光率曲线；
[0027]图3为实施案例3中制备的透明电极展示图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅 限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯 用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0029] 实施例1:
[0030] 实施例中PED0T:PSS购自德国Heraeus公司，产品型号PH1000。氯铂酸（H2PtCl6 · 6H20)及其他溶剂均购自国药集团化学试剂有限公司。
[0031] -种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0032] 1)玻璃基片的清洗
[0033] 1.1)将分割后大小为15mmX 15mm的正方形玻璃基片进行编号，将编号后的玻璃基 片置于聚四氟乙烯清洗支架上，将支架置于烧杯中，向烧杯中加入120ml去离子水和5%~ 10 %的洗洁精，所述去离子水没过玻璃基片；
[0034] 1.2)用锡箱纸将烧杯封住后，将烧杯置于装有水的超声波清洗器中进行清洗，所 述超声时间为IOmin，所述超声频率为40kHz，所述超声功率为80W;
[0035] 1.3)将烧杯取出后，打开锡箱纸，倒出去离子水和洗洁精的混合液体，将新的 120ml去离子水置于烧杯中，将烧杯覆盖锡箱纸后置于超声波清洗器中进行清洗;所述步骤 1.3)重复3次；
[0036] 1.4)将烧杯取出后，打开锡箱纸，倒出去离子水，将120ml丙酮置于烧杯中，将烧杯 覆盖锡箱纸后置于超声波清洗器中进行清洗，超声时间为IOmin;
[0037] 1.5)将烧杯取出后，打开锡箱纸，倒出丙酮，将150ml异丙醇置于烧杯中，将烧杯覆 盖锡箱纸，存放清洗好的玻璃基片；
[0038] 2)玻璃基片的除残处理
[0039] 2.1)将所述步骤1.5)中存放在异丙酮中的玻璃基片取出后，用高纯氮气吹干；
[0040] 2.2)将干燥后的玻璃基片置于培养皿中，将培养皿置于紫外臭氧处理仪中，处理 15min后取出；
[0041 ] 3)掺杂PED0T:PSS分散液的制备
[0042] 3.1)使用电子天平称取一定量的氯铂酸放入试剂瓶中。
[0043] 3. 2)用移液器移取得相应量的PED0T:PSS溶液放入试剂瓶中配制出含有 0.035mol/L 氯铂酸的 PEDOT: PSS 溶液。
[0044] 3.3)在配好的氯铂酸溶液试剂瓶中放入磁力搅拌子，并将试剂瓶放在磁力搅拌器 上，设定转速为500~1000 rpm，定时10-120min进行搅拌。
[0045] 4)分散液的甩膜
[0046] 将步骤2.2)中得到的臭氧处理过的玻璃基片，置于匀胶机的旋转中心处，玻璃基 片上均匀覆盖70~IOOyL样品分散液，开启匀胶机进行甩膜；匀胶机的一级转速设置为 1500rpm，时间为60s，二级转速设置为4000rpm，时间为3s。
[0047] 5)透明电极热处理
[0048]将步骤4)中制作好的玻璃基片，置于恒温加热板上烘烤IOmin，所述恒温加热板的 温度范围为120°C;玻璃基片烘烤结束后，自然冷却至室温，得到透明电极。
[0049] 实施例2:
[0050] -种基于油墨打印工艺的柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0051] 1)玻璃基片的清洗
[0052] 1.1)将分割后大小为15mmX 15mm的正方形玻璃基片进行编号，将编号后的玻璃基 片置于聚四氟乙烯清洗支架上，将支架置于烧杯中，向烧杯中加入120ml去离子水和5%~ 10 %的洗洁精，所述去离子水没过玻璃基片；
[0053] 1.2)用锡箱纸将烧杯封住后，将烧杯置于装有水的超声波清洗器中进行清洗，所 述超声时间为IOmin，所述超声频率为40kHz，所述超声功率为80W;
[0054] 1.3)将烧杯取出后，打开锡箱纸，倒出去离子水和洗洁精的混合液体，将新的 120ml去离子水置于烧