成果简介
柔性透明导电电极 (TCE) 是柔性电子和能源设备的重要组成部分。作为 ITO（In2O3:Sn)的替代品，银纳米线的环境稳定性和附着力较差，限制了其发展。本文，上海大学 杨连乔等研究人员在《ADV MATER INTERFACES》期刊发表名为“Highly Stable Graphene-Based Flexible Hybrid Transparent Conductive Electrodes for Organic Solar Cells”的论文，研究提出过渡金属碳化物和碳氮化物（称为MXene ）插入银纳米线（AgNWs）和通过化学气相沉积生长的石墨烯 (G) （AgNW/MXene/G ）之间，以提高电极的导电性、附着力、粗糙度和稳定性。
纳米片填充网络的空隙，并将纳米线与石墨烯连接起来，以提供更多的导电通道。此外，由于制备过程中的溶剂蒸发效应和热效应，纳米线结点焊接在一起。基于独特的结构，所提出的复合TCE显示出低薄层电阻 (18.1Ωsq -1) 和高透光率（550nm 处为 88.1%）。此外，与参考样品相比，复合TCE在不同环境条件下表现出稳定的电性能，包括热环境、暴露在空气中 80天和弯曲2000次循环。最后，使用复合TCE制备柔性有机太阳能电池 (OSC)，其显示出与基于ITO的OSC相媲美的效率。因此，柔性透明电极有望在太阳能电池、有机发光二极管等领域得到更广泛的应用。
图文导读
图1、a) TCEs 制备的示意图程序。b) 具有不同 MXene 含量的混合薄膜的薄层电阻和 c) 透射光谱。
图2、a) AgNW、b) AgNW/MXene和c) AgNW/MXene/G TCE的SEM图像。d) AgNW/MXene/G薄膜的XPS 光谱。e) G 和 AgNW/MXene/G TCE 的拉曼光谱。f) AgNW 和 g) AgNW/MXene/G TCE的3D AFM图像。h) AgNW/MXene/G TCEs的 AFM图像和穿过结的线的高度。
图3、a) 不同TCE的力-位移曲线。b）AgNW/MXene/G薄膜在第一次剥离后的力-位移曲线，以及作为胶带测试次数的函数的电阻（插图）。c) 各种 TCE 的水接触角。d) AgNW/MXene/G和ITO薄膜的UPS光谱。
图4、a) 作为退火时间函数的不同薄膜的电阻变化。b) 在环境条件下的长期稳定性测试期间不同薄膜的电阻变化。a) AgNW、b) AgNW/MXene、c) AgNW/MXene/G TCE 在空气稳定性测试120天后的SEM图像。
图5、a) 作为通电时间函数的不同薄膜的电流变化。b) 作为弯曲循环函数的不同薄膜的电阻变化。
图6、a) 光伏器件结构的示意图。b)基于 AgNW/MXene/G 和基于ITO的OSCs的J-V曲线。
小结
总之，在柔性PEN基板上制备了一种新型的AgNW/MXene/G透明导电电极。该电极表现出良好的光电性能、较强的附着力和优异的稳定性。此外，制备了采用复合 TCE 的有机太阳能电池，其性能与基于 ITO 的 TCE 进行了比较。这种提议的透明电极在制造柔性电子设备方面具有巨大的应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1002/admi.202101442
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