本发明涉及纳米光电子材料制备领域，特别是涉及一种银纳米线网格电极的制备方法。
背景技术：
近些年，随着有机发光二极管和太阳能电池突飞猛进的发展，人们对便携式可弯曲的电子设备也有着日新月异的需求。这对应用于各类光电器件中的透明电极材料的可弯折性有着更高要求。如今占据着透明导电薄膜市场的铟锡氧(ito)材料虽然具备较高的透过率和较低的电阻率，但由于铟材料的稀缺以及不可弯折性，限制了在未来光电器件的大规模应用，使得人们正在努力寻找第二代透明导电材料用来替代ito薄膜。与石墨烯、碳纳米管、有机聚合物等新型透明导电材料相比，随机排布的银纳米线网格结构在制备工艺、衬底选择性、导电性和宽光谱高透过性等方面都具备极大的优势，成为了目前透明导电薄膜领域的研究热点。
然而，随机排布的银纳米线网格的银纳米线间的接触电阻较大，这极大地限制了网格电极的应用。目前，传统降低银纳米线间接触电阻的方法主要为高温退火法，将银纳米线网格结构在150摄氏度以上的退火炉中烧结30分钟以上，使得银纳米线之间达到熔接状态，从而减小其接触电阻。但是，传统的高温退火方法不仅影响柔性衬底的应用，而且由于退火时间长，不利于大规模生产加工。所以，如何提供一种成本低、工艺简单、易于大规模化生产的降低银纳米线间的接触电阻的方法，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种银纳米线网格电极的制备方法，通过直流电源给银纳米线网格两侧的烧结电极施加电压，利用简单的电烧结工艺减小银纳米线间的接触电阻，进而降低银纳米线网格的电阻，制备工艺简单有效，实施成本低，加工速度快，便于大规模制备加工，满足目前光电器件对柔性透明电极的需求，有广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种银纳米线网格电极的制备方法，所述制备方法包括：
在柔性衬底上制备银纳米线网格层；
在所述银纳米线网格层的一组对边上分别制备烧结电极，所述烧结电极与所述银纳米线网格层连接；
将所述烧结电极分别接入直流电源的两端，形成电烧结回路。
可选的，所述柔性衬底为1.5平方厘米的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底。
可选的，所述在柔性衬底上制备银纳米线网格层，具体包括：
将直径为100纳米、长度为10微米的银纳米线溶于无水乙醇溶液，得到浓度为0.1毫克/毫升的银纳米线乙醇溶液；
按照设定的喷涂条件将所述银纳米线乙醇溶液喷涂在所述柔性衬底上，形成银纳米线网格层，所述喷涂条件包括：喷涂距离为13厘米，喷涂气压为0.02兆帕，所述柔性衬底的加热温度为80℃，喷涂时间的范围是60～180秒。
可选的，所述喷涂时间的范围是90～120秒。
可选的，所述喷涂时间为120秒。
可选的，所述在所述银纳米线网格层的一组对边上分别制备烧结电极，具体包括：
在所述银纳米线网格层的一组对边分别蒸镀银质条形电极，获得宽为5厘米、厚度为1微米的烧结电极。
可选的，所述直流电源的电压小于或者等于7.2伏特。
可选的，所述电烧结的烧结周期为2分钟。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的银纳米线网格电极的制备方法，首先在柔性衬底上制备银纳米线网格层，然后在银纳米线网格层的一组对边上分别制备与银纳米网格层连接的烧结电极，最后将所述烧结电极分别接入直流电源的两端，形成电烧结回路，通过直流电源给银纳米线网格两侧的烧结电极施加电压，利用简单的电烧结工艺减小银纳米线间的接触电阻，进而降低银纳米线网格的电阻，优化了随机排布的银纳米线网格电极的电学性能。与传统的通过长时间高温退火减小电极电阻的方法相比，本发明提供的银纳米线网格电极的制备方法，工艺简单有效，实施成本低，加工速度快，便于大规模制备加工，满足目前光电器件对柔性透明电极的需求，有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的银纳米线网格电极的制备方法的流程图；
图2为不同喷涂时间制备的银纳米线网格电极的透过光谱图；
图3为不同喷涂时间制备的银纳米线网格电极的电阻变化图；
图4为电烧结处理的示意图；
图5为喷涂90秒的银纳米线网格在不同电烧结电压下的电阻变化图；
图6为喷涂120秒的银纳米线网格在不同电烧结电压下的电阻变化图；
图7为喷涂150秒的银纳米线网格在不同电烧结电压下的电阻变化图；
图8为喷涂180秒的银纳米线网格在不同电烧结电压下的电阻变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种银纳米线网格电极的制备方法，通过直流电源给银纳米线网格两侧的烧结电极施加电压，利用简单的电烧结工艺减小银纳米线间的接触电阻，进而降低银纳米线网格的电阻，制备工艺简单有效，实施成本低，加工速度快，便于大规模制备加工，满足目前光电器件对柔性透明电极的需求，有广阔的应用前景。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的银纳米线网格电极的制备方法的流程图。如图1所示，一种银纳米线网格电极的制备方法，所述制备方法包括：
步骤11：在1.5平方厘米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，pet)柔性衬底上制备银纳米线网格层。
在柔性衬底上制备银纳米线网格层，具体包括：
将直径为100纳米、长度为10微米的银纳米线溶于无水乙醇溶液，得到浓度为0.1毫克/毫升的银纳米线乙醇溶液；
按照设定的喷涂条件将所述银纳米线乙醇溶液喷涂在所述柔性衬底上，形成银纳米线网格层，所述喷涂条件包括：喷涂距离为13厘米，喷涂气压为0.02兆帕，所述柔性衬底的加热温度为80℃，喷涂时间的范围是60～180秒。可选地，所述喷涂时间的范围是90～120秒，优选地，所述喷涂时间为120秒。
步骤12：在所述银纳米线网格层的一组对边上分别制备烧结电极，所述烧结电极与所述银纳米线网格层连接。
本实施例中，制备烧结电极的具体方法为：在所述银纳米线网格层的一组对边分别蒸镀银质条形电极，获得宽为5厘米、厚度为1微米的烧结电极。
步骤13：将所述烧结电极分别接入直流电源的两端，形成电烧结回路。
本实施例中，所示直流电源为直流电流源，所述电烧结的烧结周期为2分钟，即每次施加电压进行烧结2分钟，然后关闭直流电流源，将探针接触两条形银电极测试电烧结后银纳米线网格电极的电阻。
本实施例中，在喷涂距离为13厘米，喷涂气压为0.02兆帕，衬底加热温度为80摄氏度的条件下，制备了喷涂时间分别为60秒、90秒、120秒、150秒和180秒的随机排布的银纳米线网格结构。为了表征不同喷涂时间对银纳米线网格的光学性能的影响，测试了不同沉积浓度的银纳米线网格的透过光谱。如图2可见，喷涂时间为60秒时，在550纳米波长下的透过率为94％；喷涂时间为90秒时，在550纳米波长下的透过率为92％；喷涂时间为120秒时，在550纳米波长下的透过率为88％；喷涂时间为150秒时，在550纳米波长下的透过率为84％；喷涂时间为180秒时，在550纳米波长下的透过率为80％，均具备较好的全光谱透过性。
为了验证电烧结工艺的技术效果，本实施例测试了不同喷涂时间的银纳米线网格电极的电阻，作为电烧结处理前的对比数据。由图3可见，喷涂时间为60秒时，银纳米线网格电极的电阻为23000欧姆；喷涂时间为90秒时，银纳米线网格电极的电阻为550欧姆；喷涂时间为120秒时，银纳米线网格电极的电阻为155欧姆；喷涂时间为150秒时，银纳米线网格电极的电阻为16.2欧姆；喷涂时间为180秒时，银纳米线网格电极的电阻为15.3欧姆。
由于喷涂制备的随机排布的银纳米线之间仅受到乙醇溶液蒸发的毛细力以及自身重力的作用，纳米线之间存在着较大的接触电阻，进而导致银纳米线网格电极的整体电阻较大。如图4所示，为了降低银纳米线间的接触电阻，本发明采用电烧结的处理方法，直流电源44通过烧结电极43在位于柔性衬底41上的银纳米线网格的一组对边上施加一定的电压，利用电烧结过程中银纳米线42之间产生的焦耳热，加固银纳米线间的相互接触，降低银纳米线间的接触电阻。
由于喷涂时间为60秒的银纳米线网格没有形成完全搭接状态，测试得到的电阻较大，不利于施加一定的电压，所以优选喷涂时间为90秒、120秒、150秒和180秒的银纳米线网格结构进行电烧结处理。
对喷涂时间为90秒的银纳米线网格结构进行电烧结处理，每次施加电压维持2分钟，关闭直流电源后再测试银纳米线网格电极的电阻，其结果如图5所示。由图5可见，施加电压前，银纳米线网格的电阻为550欧姆，在经过4伏特、4.5伏特、5伏特、5.5伏特、6伏特、6.5伏特、6.8伏特和7伏特电压烧结后，银纳米线网格的电阻依次减小为500欧姆、347欧姆、278欧姆、217欧姆、187欧姆、149欧姆、109欧姆和65欧姆。继续升高电烧结电压到7.2伏特时，由于电烧结热能太高，导致柔性衬底变形，所以银纳米线的电阻突变为399欧姆，所以对于喷涂时间为90秒的银纳米线网格结构最优条件为施加7伏特的烧结电压，维持2分钟，电阻可由初始的550欧姆降低到65欧姆。
基于同样的条件对喷涂时间为120秒的银纳米线网格电极进行了电烧结实验，银纳米线网格电极的电阻如图6所示。由图6可见，施加电压前，银纳米线网格的电阻为155欧姆，在经过2伏特、2.4伏特、2.8伏特、3.2伏特、3.6伏特、4伏特、4.4伏特、4.8伏特、5.2伏特、5.4伏特和5.6伏特电压烧结后，银纳米线网格的电阻依次减小为151欧姆、149欧姆、147欧姆、144欧姆、139欧姆、130欧姆、116欧姆、109欧姆、97欧姆、84欧姆和60欧姆。继续升高电烧结电压到5.8伏特时，由于电烧结热能太高，导致柔性衬底变形，所以银纳米线的电阻突变为190欧姆，所以对于喷涂时间为120秒的银纳米线网格结构最优条件为施加5.6伏特烧结电压，维持2分钟，电阻可由初始的155欧姆降低到60欧姆。
基于同样的条件对喷涂时间为150秒的银纳米线网格电极进行电烧结实验，银纳米线网格电极的电阻如图7所示。由图7可见，施加电压前，银纳米线网格的电阻为16.2欧姆，在经过0.2伏特、0.6伏特、1伏特、1.4伏特、1.8伏特、2.2伏特、2.4伏特和2.6伏特电压烧结后，银纳米线网格的电阻依次为15.8欧姆、15.8欧姆、15.8欧姆、15.8欧姆、15.8欧姆、15.8欧姆、15.8欧姆和13欧姆。继续升高电烧结电压到2.8伏特时，由于电烧结热能太高，导致柔性衬底变形，所以银纳米线的电阻突变为370欧姆，所以对于喷涂时间为150秒的银纳米线网格结构最优条件为施加2.6伏特烧结电压，维持2分钟，电阻可由初始的16.2欧姆降低到13欧姆。
导致下降幅度变小的原因是，由于喷涂时间较长银纳米线间已经形成致密的网格结构，且银纳米线彼此间的接触程度要好于稀疏的银纳米线网格。所以电烧结处理对于沉积较为致密的银纳米线网格结构的电阻降低幅度不大。
基于同样的条件对喷涂时间为180秒的银纳米线网格电极进行电烧结实验，银纳米线网格电极的电阻如图8所示。由图8可见，施加电压前，银纳米线网格的电阻为15.3欧姆，在经过0.4伏特、0.8伏特、1.2伏特、1.6伏特、2伏特、2.4伏特、2.5伏特、2.6伏特和2.7伏特电压烧结后，银纳米线网格的电阻依次为14.9欧姆、14.8欧姆、14.8欧姆、14.8欧姆、14.8欧姆、14.7欧姆、14.7欧姆、13欧姆和11欧姆。继续升高电烧结电压到2.8伏特时，由于电烧结热能太高，导致柔性衬底变形，所以银纳米线的电阻突变为530欧姆，所以对于喷涂时间为180秒的银纳米线网格结构最有条件为施加2.6伏特烧结电压，维持2分钟，电阻可由初始的15.3欧姆降低到11欧姆，可见，电烧结没有大幅度降低电压。
导致下降幅度变小的原因是，由于喷涂时间较长的银纳米线间已经形成致密的网格结构，且银纳米线彼此间的接触程度要好于稀疏的银纳米线网格。所以电烧结处理对于沉积较为致密的银纳米线网格结构的电阻降低幅度不大。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。