Fleksible organiske elektroder bygget ved hjælp af vandforarbejdede sølv nanotråde

Økologisk elektronisk udstyr, som er lavet af små molekyler eller polymerer (dvs. stoffer, der primært eller fuldstændigt er sammensat af lignende enheder bundet sammen) vides at have flere fordelagtige egenskaber. Faktisk, økologisk elektronik har relativt lave produktionsomkostninger, de er nemme at integrere med andre systemer, og de muliggør god enhedsfleksibilitet.

På trods af deres fordele, de fleste organiske optoelektronikenheder yder ikke så godt som enheder bygget på stive underlag. Dette skyldes primært manglen på eksisterende fleksible elektroder, der samtidig kan give lav modstand, høj gennemsigtighed og glatte overflader.

Med det i tankerne, forskere ved Nankai University i Kina har for nylig sat sig for at skabe nye organiske elektroder til fleksible solceller, enheder, der kan bruges til at fange sollys og omdanne det til elektricitet. Elektroderne de udviklede, præsenteret i et papir udgivet i Naturelektronik , blev bygget ved hjælp af vandforarbejdede sølv nanotråde og en polyelektrolyt.

En polyelektrolyt er en polymer, der har flere ioniserbare grupper langs dets molekyler. Polyelektrolytter bruges i vid udstrækning til applikationer, herunder fortykningsmidler i fødevarer og i blødgøringsmidler.

De fleksible gennemsigtige elektroder (FTE'er) præsenteret af forskerne ved Nankai University blev fremstillet via den vand-dispergerede homogene suspension af sølv nanotråde (AgNW'er) ved hjælp af poly(natrium 4-styrensulfonat) (PSSNa) som en polyelektrolyt. Den strategi, de brugte til at bygge elektroderne, udnytter ionisk elektrostatisk ladningsfrastødning blandt sølv nanotrådene, hvilket skyldes specifikke egenskaber ved PSNa-anionerne.

Dette resulterer i AgNW suspensioner, der har stabile og homogene dispersioner, producerer FTE'er, der er glatte og har gitterlignende mønstre. Interessant nok, den samme fremstillingsstrategi kunne også bruges til at skabe fleksible elektroder baseret på andre ledende fyldmaterialer (f.eks. metaller eller nanostruktureret kulstof).

"På grund af frastødning af ionisk elektrostatisk ladning, nanotrådene danner gitterlignende strukturer i et enkelt trin, fører til glat, fleksible elektroder, der har en plademodstand på omkring 10Ω ⁻¹ og en transmittans på omkring 92 procent (eksklusive substratet), " forklarede forskerne i deres papir.

I deres undersøgelse, forskerne brugte de fleksible elektroder, de udviklede, til at skabe organiske fotovoltaiske enheder. De testede derefter disse enheder i en række eksperimenter, opnår meget lovende resultater.

"For at illustrere potentialet i tilgangen inden for organisk elektronik, vi bruger de fleksible elektroder til at skabe organiske fotovoltaiske enheder, " skrev forskerne i deres papir. "Enhederne er testet med forskellige typer donorer og acceptorer, og udviser en ydeevne, der kan sammenlignes med enheder baseret på kommercielle stive elektroder. Desuden, fleksible single-junction og tandem-enheder opnår effektkonverteringseffektiviteter på 13,1 procent og 16,5 procent, henholdsvis."

I fremtiden, denne strategi til fremstilling af gitterlignende, glatte og fleksible elektroder kunne åbne op for nye, spændende muligheder for udvikling af organisk elektronik. Ud over deres anvendelse i fotovoltaiske enheder, disse elektroder kunne integreres i lysemitterende dioder, transistorer eller andre elektroniske komponenter.

© 2019 Science X Network