基于自组装修饰银纳米线透明电极的柔性有机太阳能电池

银纳米线(AgNWs)透明电极具有出色的挠曲性和高电导率,是一类非常有潜力的柔性透明电极材料.然而AgNWs透明电极还存在表面粗糙度大、与衬底的附着力差、表面功函数与活性层能级不匹配等问题.针对上述问题,采用刮涂方法将AgNWs嵌入聚酰亚胺薄膜中,获得表面平整的AgNWs柔性透明电极,并通过Ag与巯基基团相互作用将五氟苯硫酚自组装到AgNWs电极表面,使AgNWs电极表面功函数从未处理的-4.88 eV提高到-5.06 eV,从而使其与活性层能级更加匹配.利用该电极作为柔性透明电极,在不采用任何阳极界面层的情况下制备的柔性有机太阳能电池最佳能量转换效率达到11.77%.本工作为AgNWs柔性电极的制备及功函数调控提供了新的研究思路,并为发展基于AgNWs柔性电极的高效柔性有机太阳能电池提供了一种简单有效的解决方案.     

基于银纳米线复合透明电极的可弯折柔性聚合物太阳能电池

本文设计了一种可以通过刮涂方法制备的基于银纳米线(AgNWs)的柔性复合透明电极,并以此为基础实现了高性能柔性聚合物太阳能电池的制备。 基于银纳米线的柔性复合薄膜(APA)由银纳米线(AgNWs),聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和铝掺杂氧化锌(AZO)纳米粒子在低温下通过多层刮涂的方法制备。 APA透明复合薄膜在550 nm处透光率达到90.90%,面电阻低至13.01 Ω/sq,在柔性基底上具有很高的粘附性。 在透明的APA/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上制备的柔性聚合物太阳能电池(PSCs),能量转换效率达到5.47%。 而且以5 mm为曲率半径,经过1000次循环弯曲实验,电池的能量转换效率仅下降了14%。     

基于网状铂电极的新型柔性染料敏化太阳能电池

柔性染料敏化太阳能电池（DSSCs）作为一种新型的化学太阳能电池,因其精简的封装工艺、较低廉的价格、高的化学稳定性以及可弯折等优点而备受关注. 本文介绍了一种新型的柔性DSSC的制备,其光阳极为高度有序的氧化锌（ZnO）纳米线阵列,对电极为柔性、导电、透明的网状铂(Pt networks)电极. 相对于传统的铂对电极而言,这种Pt networks对电极不仅具有优异的导电能力,还展现了极好的透光性（方阻~ 100 Ω•sq^-1,~80%透光率）和催化性能,此外,Pt networks电极可构筑于任意弯曲的衬底,具有优异的机械耐弯折性能. 在ZnO纳米线阵列的DSSCs的应用中,基于Pt networks膜的柔性DSSC的转化效率比铂纳米丝阵列 (Pt nanofiber arrays, Pt NFs）膜高出了32%.     

银纳米线透明导电膜的制备及其在印刷电子中的应用

透明导电膜广泛应用于光电器件中,其性能影响着器件的整体性能。近年来,研究者们开发了许多基于纳米材料的透明导电膜,其中银纳米线透明导电膜整体性能优异,有可能取代目前应用最多的ITO导电膜。本文通过分析近年来国内外针对银纳米线透明导电膜开展的研究工作,总结了提高银纳米线透明导电膜综合性能的方法,并综述了其在触控显示、太阳能电池、有机发光二极管中的应用。     

化学剥离碳化钛纳米片辅助合成可控尺寸的银纳米线

银纳米线(Ag NWs)是制备柔性透明电极(TCs)的重要材料,但目前使用多元醇还原法合成的Ag NWs直径较大,影响所得Ag NWs薄膜的光学和电学性能.本文利用MXene辅助合成Ag NWs,通过控制纳米片尺寸实现了不同直径Ag NWs的生长.利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了其生长机制,揭示了MXene同时作为还原剂和成核剂的重要作用.本工作发现MXene作为一种新型二维层状材料可用于辅助合成高质量Ag NWs,使其有望成为新一代高性能柔性透明电极材料.     

透明电极中银纳米线制备方法的研究

由于质脆及成本昂贵等缺点,传统的透明导电材料铟锡氧化物(ITO)已不能满足柔性电子设备的需求。银纳米线具有高导电率、良好柔软性以及高透明度,被公认为是最具前景的ITO替代材料。它可以广泛应用于柔性透明电子设备,如可拉伸太阳能电池、可折叠智能手机以及有机发光二极管的透明导电薄膜(TCF)材料。以提高TCF透明度、降低薄层电阻为目标,本文从控制纳米银线的长径比、纳米线之间的接触电阻以及网络结构等几个方面,归纳总结了性能优良、工艺简单、可大规模制备Ag NWs的方法。     

高机械稳定性的柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿太阳能电池是当前最高效的柔性光伏技术之一,应用前景广阔.但器件的机械稳定性制约了其综合稳定性及安全可靠性.本文综合评述了近年来国内外研究团队围绕提升柔性钙钛矿太阳能电池机械性能的研究进展,从柔性基底优化、新型柔性透明电极开发、晶粒调控、晶界改性、界面工程等不同角度分析总结了柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性的优化...     

柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究

硅纳米线阵列是利用太阳能解决能源和环境问题的重要材料,然而,可用于柔性器件和生物相容性器件的柔性硅纳米线阵列的制备方法非常有限。本文通过化学气相沉积,以及高分子转移的方法,成功制备了具有不同高分子层厚度的柔性硅纳米线阵列,并研究了高分子层厚度对柔性硅纳米线阵列光催化性能的影响。结果表明,高分子层厚度越小,柔性硅纳米线阵列的光催化性能越强。因此,利用本文提出的制备方法得到的高分子层厚度低至5 μm的柔性硅纳米线阵列,具有作为高效柔性太阳能电池和全光解水系统光电极的潜力。同时,该研究结果也为设计具有高效光能转换能力的柔性纳米线阵列提供了重要依据。     

有机物/硅杂化太阳能电池的研究进展

有机/无机杂化太阳能电池既可以兼容无机材料的高稳定性, 高载流子迁移率和成熟的制备工艺, 又可以利用有机材料分子结构的可塑性, 调节光谱吸收以及光学带隙, 以及简便的溶液制作过程, 具有取得高效率低成本太阳能电池的巨大潜力. 硅和有机物在低温下形成的异质结光伏电池吸引了广泛的研究, 目前最高光电转换效率已经达到13.8%. 而采用硅纳米线等纳米结构之后使在几十微米的低纯硅上制备高效太阳能电池成为可能, 柔性硅基底的杂化太阳能电池效率已经超过12%. 本文首先介绍了硅基杂化太阳能电池的结构、工作机理和使用的有机材料, 按硅的结构分为平面硅基和微纳结构硅基杂化太阳能电池, 重点概述了该类电池最近几年的发展状况, 分析了硅的结构、有机材料和制备工艺对器件性能的影响. 最后对众多研究方法进行了归纳总结, 对存在的问题和解决策略提出了展望.     

高强度银纳米线/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备及导电性能研究

近年来,导电水凝胶作为一种功能聚合物软材料在柔性电子器件领域显示出广泛的应用前景,因此发展高强度导电水凝胶的合成方法在基础和应用研究中均具有重要的价值.本文提出了一种制备高强度导电水凝胶的简便方法,利用银-硫配位作用实现一维银纳米线(AgNWs)与含硫有机聚合物的有效复合,在提高水凝胶强度的同时,赋予其高的导电性.具体制备步骤如下:首先通过1-烯丙氧基-2,3-环硫丙烷的开环聚合得到侧基带乙烯基的线性聚硫醚(P1),通过巯-烯click反应引入足够量的羧基,赋予其水溶性.修饰后的线性聚硫醚(P2)与一维AgNWs通过银-硫配位作用制备复合交联剂(AgNWs@P2).该交联剂与丙烯酰胺(Am)单体以过硫酸钾(KPS)为引发剂,在水溶液中进行自由基聚合制备银纳米线/聚丙烯酰胺复合水凝胶(AgNWs/PAm composite hydrogel, AC gel).高分辨场发射扫描电子显微镜的测试证实,AgNWs与P2在水凝胶中实现了纳米尺寸上的复合.刚性AgNWs的引入赋予水凝胶优异的力学强度,其拉伸应变和断裂强度可达到～4500%和～2.2 MPa.该水凝胶具有高导电性(σ=0.44 S/...     

大面积有机太阳能电池的研究进展

近年来,有机太阳能电池发展十分迅速,小面积器件的光电转化率已经突破19%,然而大面积器件的研究远远滞后.深入研究有机光伏大面积器件中的关键基础问题、开发大面积印刷制备方法,对推动有机太阳能电池的工业化应用具有重要意义,是未来有机太阳能电池的发展的热点和难点方向.相较于小面积器件,大面积器件对活性层材料的膜厚容忍度、透明电极的电阻、器件的加工方式等都有较高的要求,如何制备高效、稳定的刚性/柔性大面积器件仍是一个挑战.本综述着眼于刚性基底与柔性基底大面积器件中使用的材料、器件的涂布工艺、阳极/阴极传输层及电极材料的开发等方面,系统总结了近年来领域内的代表成果,并对未来高性能大面积有机太阳能器件的发展进行了展望.     

银纳米线表面等离子波导研究进展

近年来,基于银纳米线表面等离子极化子的研究得到了迅猛的发展。银纳米线支持的表面电磁波可以沿金属-电介质的界面进行传导,并且能够实现二维亚波长模式受限,这种奇异特性使得银纳米线在设计集成光子信号传输系统领域具有独特的应用前景.本文中作者评述了银纳米线的制备、纳米线表面等离子成像以及纳米线光学元件和器件方面取得的最新研究进展,分析了表面等离子波导所面临的一些重要问题及其应对策略.     

柔性钯-银纳米线电极用于非酶葡萄糖检测

糖尿病现已成为困扰全球人类健康的突出问题。微创检测血糖给患者带来不便和痛苦,而可穿戴无创血糖检测正成为研究和关注的热点。采用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为柔性基底,以均匀涂布的银纳米线(Silver nanowires, AgNWs)为导电层,利用电化学方法将钯纳米粒子均匀沉积在AgNWs上,制备出不同沉积圈数的新型钯-银纳米线(Pd-AgNWs)柔性电极。以其作为工作电极,采用循环伏安法检测葡萄糖,发现沉积25圈钯的Pd-AgNWs电极在葡萄糖检测中具有最佳的电化学响应。优化了检测葡萄糖的实验条件,采用电流-时间法检测葡萄糖的两段线性范围分别为0.02～0.5 mmol/L和1～4 mmol/L,检出限为1μmol/L(S/N=3),响应灵敏度为33.18μA/cm²(mmol/L)。此电极表现出良好的重现性、稳定性和选择性,在无创唾液葡萄糖检测中具有良好的应用前景。     

棉布的功能化及在柔性电极中的应用

开发导电性强、柔性良好的电极基底材料对制备性能优越的柔性超级电容器具有重要意义。本研究利用聚多巴胺的黏附性和弱还原性在棉布表面形成连续分布金属银层。采用XRD,SEM对镀层的成分和形貌进行表征,对镀层的增厚率、表面方阻等进行分析,并探索了不同银溶液浓度对材料导电性和电化学性能的影响。结果表明,当银溶液浓度为15 g·L^-1时,材料方阻最小,且低于碳布电极,作为超级电容器柔性基底材料,对活性炭电极进行电化学性能测试,电流密度为1 A·g^-1时,电极的比容量达到233 F·g^-1,是普通碳布基底的1.6倍,经过1000次长循环后电极的比容量增大1.02%。     

基于非富勒烯小分子受体Y6的有机太阳能电池

随着给/受体材料的不断发展,有机太阳能电池的器件效率不断取得进展.特别是非富勒受体分子Y6的出现,使单结有机太阳能电池的效率突破了15％.Y6已经应用到了有机太阳能电池各个方面并且极大提升了其性能.本综述主要总结了Y6在二元、三元和四元、逐层印刷、柔性、叠层和半透明等有机太阳能电池方面的研究情况,以及基于Y6三线态的有...     

基于碳基透明电极的柔性有机电致发光二极管

随着消费升级和5G技术的发展,显示技术正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄、柔性和低成本方向蓬勃发展.有机发光二极管(OLED)具有自发光、超薄、节能、大面积、易实现柔性及三维显示等优点,是最具竞争力的颠覆性显示技术.柔性透明电极材料对实现可弯曲、可折叠、可穿戴柔性OLED至关重要.而传统的氧化铟锡(ITO)电极弯折易碎、原...     

羰基化合物在新型绿色能源有机钠离子电池中的应用

有机钠离子电池是一种以有机物作为电极材料的新型二次电池。但有机物作为钠离子电池电极材料仍存在较低的氧化还原电位、高的溶解性和低的导电性等问题。解决这些问题通常采用引入吸电子基团来提高氧化还原电位,形成聚合物来降低溶解性和引入导电基底增加导电性等方法。着重关注羰基化合物作为钠离子电池电极材料,分别介绍羰基化合物/聚合物及其与导电基底形成的复合物和柔性电极在钠离子电池中的应用。     

柔性锂离子电池的电极

科技进步使可穿戴设备等便携式电子产品得到了快速发展,柔性电池作为其核心部件,受到越来越多研究者的关注。锂离子电池因具有良好的循环稳定性和较长的使用寿命等优点,成为各类产品的主要电源。为满足电子产品柔性化、微型化发展需求,开发高能量密度的柔性锂离子电池成为亟待解决的问题,作为其关键材料之一的柔性电极是重要的研究方向。本文阐述了柔性锂离子电池电极的研究进展,包括基于自身带有电化学活性的碳材料、Mxene材料的一体化柔性电极,基于非电化学活性的聚合物材料、纺织材料、金属基的一体化柔性电极,以及为满足可穿戴设备可编织和大尺寸形变使用需求的宏观柔性新型电极结构设计,分析并探讨了柔性电极目前存在的问题,以期为未来高能量密度柔性锂离子电池的研究提供新的思路。     

透明抗静电多功能超疏水薄膜的制备

采用提拉法在聚酰亚胺薄膜表面分步涂覆了银纳米线及疏水纳米二氧化硅, 分别构筑了导电网络及超疏水涂层, 制备了超疏水抗静电透明薄膜. 研究结果表明, 超疏水抗静电透明薄膜保持了较高的透光性, 其透光率高于90%. 同时, 银纳米线网络的构筑有效增加了超疏水抗静电透明薄膜的导电性, 使其表面电阻介于10⁶~10¹⁰ Ω之间, 达到了抗静电要求. 水滴在该薄膜表面静态接触角高达156.4°, 滚动角小于1°, 展现了优异的超疏水特性. 通过导电网络及疏水涂层的构筑, 实现了透明及抗静电超疏水多功能的统一.     

银纳米线与BSA相互作用的光谱学研究

主要研究了粒径为60 nm的银纳米线与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用.利用紫外可见吸收光谱法和荧光光谱法对反应体系进行了光谱学实验研究.实验结果表明,随着银纳米线溶液浓度的增加,反应体系的紫外吸收峰强度增大.但是,荧光强度却明显猝灭.由荧光结果可以得知银纳米线和BSA的相互作用过程是静态猝灭;同步荧光光谱结果表明,银纳米线对蛋白质周围的环境产生了影响.由变温荧光实验结果还可获得银纳米线与BSA相互作用的结合常数、结合位点数以及吉布斯自由能变.由热力学数据可知银纳米与牛血清白蛋白可以自发结合发生反应,且主要结合力为范德华力和氢键.