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银纳米线柔性透明电极的光电性能分析开题报告

 2021-03-11 12:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着近几年科技的高速发展,电子智能产品的发展日新月异,柔性电子时代已逐渐来临。对于这些柔性电子设备来说,选用合适的透明导电电极是极其必要的。传统的透明导电材料是铟锡氧化物(ito)。它们在过去几十年里一直占据着市场主导地位,然而对于柔性电子设备来说,ito薄膜具有一个致命的缺陷——类似于陶瓷的脆性。与此同时,稀有金属铟的价格大幅上涨,将极大地推高ito生产成本。而在商业制造中追求的是具有大规模且低成本的特点,所以,发展新型透明导电电极势在必行。

纳米材料的大力发展为发展新型透明电极提供了机会,被提出可替代ito材料有碳纳米管材料、石墨烯薄膜、金属网格和金属纳米线等等。其中,碳纳米管材料目前没有兼顾高纯度和规模量产两个优势的提纯方法,使其很难实现商业应用;石墨烯薄膜制作工艺成本高,尤其是高纯度石墨烯材料,目前无法实现量产;金属网格由于存在金属反射等问题,不适用于高解析度显示器。

银纳米线(ag-nws)是最具有潜力替代ito透明电极的纳米材料,基于它们的透明电极也成为新一代透明导电电极的主力军。顾名思义,银纳米线在具有优良导电性的同时,也具备纳米材料的小尺寸效应和大长径比优势。一定尺寸的纳米粒子对光的吸收是由价带电子与电磁场的相互作用而产生的连续振动,即表面等离子体共振产生,这就是小粒子尺寸效应的表现。庄娜,刘继宪等人通过对不同形貌的银纳米粒子的表面等离子体共振特征与其相对应光吸收谱图的比较,判断出可以改变银纳米线的尺寸和形貌来影响其光吸收性能。而大长径比的优势使得银纳米线在保证电极优良导电性的同时,可以获得尽量高的光透过率。

除此之外,银纳米线优异的耐曲挠性为实现柔性、可弯曲显示屏和触摸屏等提供了可能。目前已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池、有机发光二极管和触摸显示屏上。minoh lee等人在将银纳米线电极应用到柔性钙钛矿太阳能电池的研究中,试验了银纳米线的耐曲挠性,机械弯曲上百次后其能量转换效率并没有显著下降。因此,银纳米线电极在太阳能电池的透明电极、柔性显示屏和纳米传感器等方面都有很好的应用前景。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1设计目标

本次设计从银纳米线透明电极的逾渗理论出发,分析银纳米线透明电极的光电性能与银纳米线的几何特征关系,并以此为指导制备高性能的银纳米线柔性透明电极。

2.2 设计基本内容

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需软件的计算原理。确定方案,完成开题报告;

第4-8周:进一步完善研究目标,学习并掌握银纳米线透明电极的逾渗理论,用comsol建立银纳米线透明电极的几何模型,再以matlab辅助计算,分析银纳米线透明电极的光电性能与银纳米线的几何特征关系;

第9-13周:制备高性能的银纳米线柔性透明电极,并对其性能进行表征分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] minoh lee,yohan ko, et al. silver nanowire top electrodes in flexible perovskite solar cells using titanium metal as substrate[j]. chemsuschem 2016,9:31 - 35

[2] 庄娜,刘继宪,唐建国,王瑶,王蕊,黄震,杨波.银纳米线的光吸收性能研究[j].精细与专用化学品,2011,第19卷(第5期):27-30

[3]丁雄傑,倪露,马圣博,马英壮,肖立新,陈志坚.钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[j].物理学报,2015,第64卷(第3期): 105-115

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