佐治亚理工学院新闻稿的标题“用于改进印刷电子的稳定电极”可能没有引起您的注意,但这是一些非常酷的研究。这是来自佐治亚理工学院的更多信息(图片来自佐治亚理工学院,但由我自己整理)
完全是塑料太阳能电池和佐治亚理工学院的研究人员。
想象拥有一台电视机,它的厚度和重量只有一张纸。有一天,由于印刷电子行业的发展,这将成为可能。该工艺使制造商能够在表面上实际印刷或滚动材料以生产电子功能设备,该工艺已用于构成手机显示屏的有机太阳能电池和有机发光二极管(OLED)。
尽管预计该新兴技术在未来10年内将增长数百亿美元,但挑战之一是在环境条件下以低成本进行制造。为了通过注入或收集电子来产生光或能量,印刷电子产品需要具有低功函的导体,通常是钙,镁或锂。这些金属在化学上非常活泼。如果暴露在氧气和湿气中,它们会氧化并停止工作。这就是为什么例如太阳能电池和电视中的电子设备必须覆盖坚硬,厚实的屏障(例如玻璃或昂贵的封装层)的原因。
但是,佐治亚理工学院的研究人员在《科学》杂志上发表的新发现中介绍了一种似乎可以减少导体功函数的通用技术。它们在导体表面上铺开一层非常薄的聚合物层,厚约1至10纳米,从而形成坚固的表面偶极子。这种相互作用将空气稳定的导体转变成高效的,低功函数的电极。
市售的聚合物可以容易地从稀溶液中在诸如水和甲氧基乙醇的溶剂中进行加工。
佐治亚理工学院有机光子学和电子学中心(COPE)主任Bernard Kippelen说:“这些聚合物价格便宜,环保且与现有的卷对卷批量生产技术兼容。”用稳定的导体(包括导电聚合物)代替活性金属,完全改变了电子产品的制造和保护要求。它们的使用可以为低成本和更灵活的设备铺平道路。
为了说明这种新方法,Kippelen及其同事评估了该聚合物在有机薄膜晶体管和OLED中的性能。他们还制造了一个原型:有史以来第一个全塑料太阳能电池。
COPE副主任兼化学与生物化学学院教授Seth Marder指出:“聚合物改性剂会降低包括银,金和铝在内的多种导体的功函数。”“该方法在透明的金属氧化物和石墨烯中也有效。”
COPE是乔治亚理工学院工程,科学学院和伊万·艾伦文理学院的教授的共同努力。该中心正在研究下一代电子设备,以节省能源,降低成本,提高国家安全性并提高环境质量。乔治亚理工学院教授让·卢克·布雷达斯(Jean-LucBrédas)和塞缪尔·格雷厄姆(Samuel Graham)以及普林斯顿大学教授安托万·卡恩(Antoine Kahn)的研究人员也为这项新研究做出了贡献。
这项研究的部分资金来自接口科学中心:太阳能材料,这是一个能源前沿研究中心,由美国能源部科学办公室,基础能源科学办公室根据美国国家科学基金会的STC计划MDITR根据协议号DMR-0120967资助,编号为DE-SC0001084。 ,并由海军研究办公室(No. N00014-04-1-0120)授予。内容仅由主要研究人员负责,并不一定代表美国能源部,NSF和ONR的官方观点。
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