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透明导电电极具有良好的导电性能和优异的透光性能,是光电器件的重要部件之一,对器件效率、稳定性等起着至关重要的作用。金属氧化物(例如ITO)是传统透明电极的主要材料,但出于成本、产量以及性能方面的限制,市场对其替代解决方案的需求逐渐增长。本论文基于简单的光刻技术、绿色和环境友好生物模板等技术制备新型柔性金属网络透明电极,实现微纳米透明电极等离子光透射增强与导电性协同提高、以及网络电极优异的载流子收集效率和良好的机械柔性。研究内容主要包括: 1.用光刻掩膜法和液相法制备金属网栅电极,替代传统单晶硅太阳能电池前电极。通过旋涂光刻胶、曝光、显影、坚膜后得到光刻胶模板;采用液相法在光刻胶模板上沉积排列紧密的微纳米银颗粒;最后经退火等过程形成图案化银网格电极。该透明电极的反射率为15%(550 nm),方阻为2.1Ω/sq。本电极的制备过程省去了商业化电池前电极制备过程中的丝网印刷和高温共烧步骤,可以降低电池制备成本。 2.利用树叶叶脉模板制备高性能的透明导电金属网络电极。基于树叶叶脉模板在柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)等基底上制备透明导电电极,制备方法简单、成本低廉、并适于大面积制备。此透明导电电极的光透射率为85%左右(550nm),方阻为1.8Ω/sq;并且经过反复弯曲和拉伸测试后,电极的方阻变化较小。具备该柔性金属网络电极的薄膜加热器也表现出较好的性能。 3.利用蜘蛛丝模板制备高性能的透明导电电极。基于蜘蛛丝模板在柔性PDMS基底上制备透明导电电极,基于单层蜘蛛丝制备的电极光透射率达95%(550 nm),方阻为6.9Ω/sq;双层光透射率约为88%(550 nm),方阻为2.25Ω/sq;四层光透射率约为73%(550 nm),方阻为0.67Ω/sq;并且经过反复的弯曲和拉伸测试后,电极的方阻变化较小。 综上所述,我们采用低成本方法制备了三种金属网络透明导电电极,并对其光电及机械性能进行了实验研究。研究结果表明,该新型金属网络电极具有优良的光电性能和机械柔性,是传统光伏前电极和ITO薄膜电极的有利替代者。