一种透明复合电极制备方法

技术领域

本发明涉及半导体的技术领域，具体为一种透明复合电极制备方法。

背景技术

透明导电电极是有机光伏器件中的重要组成部分，其中氧化铟锡(ITO)是最常用的透明导电材料之一，然而，ITO的使用会大幅提高有机光伏器件的制造成本，因为铟元素是稀有元素，因此，开发性能更为优异的可替代ITO的透明导电材料对有机光伏器件市场化发展极为重要。目前常见的ITO替代材料有导电聚合物、金属纳米线、掺杂金属氧化物等。然而，这些材料通常在近红外波段具有较高的吸收系数，限制了其在有机光伏器件中的应用。因此，开发新型透明导电电极材料对于推动有机光伏技术的市场化发展至关重要。

金属网格具有优异的导电性和高透明度，是ITO透明导电电极的一种很有前途的替代品，可用于电致变色新型器件中；在应用过程中金属网格容易被腐蚀降解，导致器件失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明复合电极制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种透明复合电极制备方法，该电极制备方法包括以下步骤：

S1：准备基材：选用包括刚性基材和柔性基材中的一种；

S2：形成导电金属层：通过溅镀+水镀法在透明基材上形成1-10um厚度的超薄铜膜；

S3：减法刻蚀得到正梯形结构的线路：采用减法刻蚀工艺形成网格图案，每条路线为正梯形结构，更大面积的暴露在视野中，便于后序操作；

S4：制备填充层：用磁控溅射方式在表面增镀一层透明导电金属氧化物。

优选的，所述刚性基材包括但不限于玻璃和聚碳酸酯材料中的一种。

优选的，所述柔性基材包括但不限于PET柔性薄膜和聚酰亚胺薄膜中的一种。

优选的，所述溅镀法的铜层厚度为100-200nm，水镀铜增厚至3um。

优选的，所述减法刻蚀工艺的蚀刻采用喷淋方式将蚀刻液均匀喷洒在材料表面，在光刻胶的保护下，铜线的宽度与菲林线宽相当，继续延长蚀刻时间，蚀刻液从上至下，从两边到中间继续蚀刻铜层。

优选的，所述透明导电金属氧化物包括但不限于ITO、ZnO、AzO、Al

优选的，所述透明导电金属氧化物的厚度为30-50nm。

优选的，所述填充层覆盖金属网格线路的上表面与侧面，且覆盖网格中间区域，在相同电压下，电子移动距离缩短。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用湿化学法，制备正梯形结构的线路，最后在表面覆上一层导电填充材料组合的复合电极，可以从正面加上侧面保护金属层，全方位保护金属层，缩短电荷移动距离，减少电极的欧姆损耗。

附图说明

图1为本发明透明复合电极线路制备的侧视图。

图2为本发明透明复合电极线路制备的俯视图。

图中：菲林设计线宽L；侧蚀区域I；侧蚀区域II；线路表面线宽a；线路表面地面线宽b；线路厚度d。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种透明复合电极制备方法，该电极制备方法包括以下步骤：

S1：准备基材：选用包括刚性基材和柔性基材中的一种；

刚性基材包括但不限于玻璃和聚碳酸酯材料中的一种，柔性基材包括但不限于PET柔性薄膜和聚酰亚胺薄膜中的一种。

S2：形成导电金属层：通过溅镀+水镀法在透明基材上形成1-10um厚度的超薄铜膜；

通过将透明基材放入真空镀膜机中，进行真空加热和蒸发镀膜，形成一层薄膜，然后将薄膜放入水镀设备中，进行水电镀，溅镀法的铜层厚度为100-200nm，水镀铜增厚至3um。

S3：减法刻蚀得到正梯形结构的线路：采用减法刻蚀工艺形成网格图案，每条路线为正梯形结构，更大面积的暴露在视野中，便于后序操作；

减法刻蚀工艺的蚀刻采用喷淋方式将蚀刻液均匀喷洒在材料表面，在光刻胶的保护下，铜线的宽度与菲林线宽相当，继续延长蚀刻时间，蚀刻液从上至下，从两边到中间继续蚀刻铜层。

S4：制备填充层：用磁控溅射方式在表面增镀一层透明导电金属氧化物。

透明导电金属氧化物包括但不限于ITO、ZnO、AzO、Al

具体的过程：选用透明基材为光学级PET薄膜，厚度为50um；接下来在基材上溅射Cu层，厚度为100-200nm，然后水镀铜增厚至3um；在黄光氛围下，以热压方式在超薄导电薄膜的导电层面，覆上一层厚度为10um的光刻胶；将上述材料放置曝光机内，以菲林掩膜为图案模板(模板线路宽度为L)，紫外光氛围下，使光刻胶发生交联反应；然后用显影液清洗未固化的光刻胶；最重要的为蚀刻过程：采用喷淋方式将蚀刻液均匀喷洒在材料表面，在光刻胶的保护下，铜线的宽度与菲林线宽相当。继续延长蚀刻时间，蚀刻液从上至下，从两边到中间继续蚀刻铜层，即形成图中的I、II侧蚀区域。此时，线路的形成正梯形结构，即上宽度a＜下宽度b，线路的侧面更大面积的暴露在视野中，用脱模液洗去金属网格表层的光刻胶，最后水洗风干；填充层2是磁控溅射方式在表面增镀一层透明导电金属氧化物，可以覆盖金属网格线路的上表面与侧面，还能覆盖网格中间区域，在相同电压下，电子移动距离得以缩短。

总之，本发明利用湿化学法，制备正梯形结构的线路，最后在表面覆上一层导电填充材料组合的复合电极，可以从正面加上侧面保护金属层，全方位保护金属层，缩短电荷移动距离，减少电极的欧姆损耗，如此避免金属网格容易被腐蚀降解而导致器件失效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。