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Enhanced charge collection of agnws-based top electrode to realize high-performance, all-solution processed organic solar cells

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Science China Chemistry 2024年第10期67卷 3347-3356页

作者： Juanyong Wan Yang Chen Weijie Chen Jinfeng Xia Guang Zeng Jianlei Cao Chuang Jin Yunxiu Shen Xiaoxiao Wu Haiyang Chen Junyuan Ding Xue-mei Ou Yaowen Li Yongfang Li Laboratory of Advanced Optoelectronic Materials Suzhou Key Laboratory of Novel Semiconductor-Optoelectronics Materials and DevicesCollege of ChemistryChemical Engineering and Materials ScienceSoochow University Jiangsu Sidike New Materials Science and Technology Co. Ltd. Jiangsu Key Laboratory of Advanced Negative Carbon Technologies Soochow University State and Local Joint Engineering Laboratory for Novel Functional Polymeric Materials Jiangsu Key Laboratory of Advanced Functional Polymer Design and ApplicationCollege of ChemistryChemical Engineering and Materials ScienceSoochow University Beijing National Laboratory for Molecular Sciences CAS Key Laboratory of Organic SolidsInstitute of ChemistryChinese Academy of Sciences

All-solution processed organic solar cells are the ultimate aim of printable photovoltaics, but their electrical losses arising from poor contact of top electrodes greatly limit efficiency improvement. To solve the problem, a solution-processed hybrid top electrode was constructed using silver nanowires(agnws) as the skeleton and ZnO nanoparticles(ZnO-NPs) as the *** constructing the skeleton, a spin-rinsing treatment was first used to reduce the amount of the residual insulating polyvinylpyrrolidone wrapped around the agnws to promote intimate contact among the agnws in the skeleton. Then, the ZnO-NPs matrix was deposited onto the agnws skeleton, bridging the agnws skeleton with the underlayer ZnO-NPs electron transporting layer(ETL). The underlayer ZnO-NPs ETL can also induce the growth of the ZnO-NPs matrix to minimize lattice mismatch, which creates additional transport channels from the ETL to the agnws skeleton for charge collection. As a result,the obtained electrode significantly enhances the electrical contact in the device, thus delivering record power conversion efficiencies of 16.04% and 14.54% for rigid and flexible all-solution processed OSCs, respectively.

关键词： solution-processed top electrode organic solar cells agnws electrical contact

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高导电性PVDF/MWCNTs-agnws@MXene双层三维网络的电磁屏蔽复合薄膜的构建

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复合材料学报 2024年第8期41卷 4200-4210页

作者：施鸥玲谭妍妍武晓龙雪彬秦舒浩国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心贵阳550014 贵州民族大学化学工程学院贵阳550025

随着通信网络、无线设备及航空航天的快速发展,电磁波危害日益加剧,因而亟需电磁屏蔽性能更优异的复合材料。本文采用MXene(Ti_(3)C_(2)Tx)、银纳米线(agnws)和多壁碳纳米管(MWCNTs)构建了双层的高导电三维(导电率最高为1.4×10^(4)S·m... 详细信息

随着通信网络、无线设备及航空航天的快速发展,电磁波危害日益加剧,因而亟需电磁屏蔽性能更优异的复合材料。本文采用MXene(Ti_(3)C_(2)Tx)、银纳米线(agnws)和多壁碳纳米管(MWCNTs)构建了双层的高导电三维(导电率最高为1.4×10^(4)S·m^(-1))网络电磁屏蔽复合薄膜(Ti_(3)C_(2)TxMXene基功能复合薄膜)。特别是采取真空辅助抽滤法(VAF)将10 mL agnws及15 mL Ti_(3)C_(2)TxMXene的水溶液吸附于聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs复合薄膜之上,制备出的Ti_(3)C_(2)TxMXene基功能复合薄膜的总电磁干扰屏蔽效能(EMI SET)高达69.0 dB,比商用标准(20 dB)高出245%,其中吸收损耗效能(SEA)占比85.1%。说明Ti_(3)C_(2)TxMXene基功能复合薄膜主要的电磁损耗机制为吸收损耗,比电磁屏蔽效能(SSE/t)最高可达2719.8 dB/(cm^(-2)·g)。这项工作为新型MXene材料在电磁屏蔽复合材料中的应用提供了结构设计和研究思路。

关键词： Ti_(3)C_(2)Tx MXene agnws 复合薄膜电磁屏蔽吸收损耗

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ITO/agnws/ITO薄膜的制备及其性能研究

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人工晶体学报 2024年第7期53卷 1150-1159页

作者：杨涛陈彩明黄瑜佳吴少平徐华蕊汪坤喆朱归胜桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室桂林541004 广西中沛光电科技有限公司来宾546100

随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(agnws)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/agnws/ITO(400)... 详细信息

随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(agnws)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/agnws/ITO(400)复合薄膜结构,系统研究了agnws添加量和上层ITO薄膜溅射温度对复合薄膜结构与光电性能的影响,agnws金属导电网络不仅提升了薄膜的电学性能,还保持了优良的光学性能。结果表明,在旋涂600μL的agnws分散液、上层ITO薄膜的溅射温度为175℃时,制备的复合ITO薄膜方阻为7.13Ω/□,在550 nm处透过率为91.52%,且品质因数为57.82×10^(-3)Ω^(-1),实现了超低电阻率和高可见光透过率复合ITO薄膜的制备。

关键词： ITO薄膜磁控溅射 agnws 导电网络复合薄膜光电性能溅射温度

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Ultra-Highly Cross-Aligned agnws Network by a Facile Liquid-Bridge Assisted Couette-Flow Solution Process:Toward Mass-Producing High-Performance Flexible Transparent Electrodes

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CCS Chemistry 2023年第12期5卷 2855-2865页

作者： Xiaoxun Li Lili Meng Min Zhang Kejie Zhang Lei Jiang Huan Liu Research Institute for Frontier Science Beihang UniversityBeijing 100191 Key Laboratory of Bio-Inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education School of ChemistryBeihang UniversityBeijing 100191 Ji Hua Laboratory FoshanGuangdong 528000

Cross-aligned silver nanowires(CA-agnws),a unique networkwidely used in flexible transparent electrodes(FTEs),have been well developed using various solution ***,these approaches suffer from limitations of both the large alignment deviation and solution waste,especially in large-area fabrication,which deteriorates the performance of ***,we developed a facile liquid-bridge assisted Couette-flow solution shearing approach,which enables aligning agnws into a highly ordered horizontal array over a large area(120 cm^(2)).Particularly,the alignment deviation,evaluated by the statistic,full width at half-maximum,is rather small with a value of ca.12.6,several times lower than those made by other solution *** fibrous liquid-bridge is responsible for transferring liquid steadily onto the substrate,during which process agnws are aligned roughly by the solution *** is worth noting that the enhanced shearing force(SF)by Couetteflow allows for further ***,the ultra-highly CA-agnws network was prepared,leading to a high-performance FTE with high conductivity(7Ωsq^(-1)),high transparency(93%),long lifetime(over 180 days),good adhesion-stability(200 times tape test),and good ***,the strategy is applicable for mass-production,benefiting the practical applications of high-performance optoelectronic devices.

关键词： flexible transparent electrode agnws cross-aligned Couette-flow solution shearing

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agnws/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料对香兰素的电催化研究

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西安理工大学学报 2021年第4期37卷 588-594页

作者：钮金芬王凯马璋腾斐姚秉华余晓皎西安理工大学理学院陕西西安710054

为了建立一种新型的食品中香兰素的快速测定方法,论文通过高温煅烧法制得块体C_(3)N_(4),而后进行超声剥离得到片状g-C_(3)N_(4)。以硝酸银为原料,使用聚乙烯吡咯烷酮和柠檬酸钠为稳定剂和分散剂,水合肼为还原剂,通过化学还原法,将硝酸... 详细信息

为了建立一种新型的食品中香兰素的快速测定方法,论文通过高温煅烧法制得块体C_(3)N_(4),而后进行超声剥离得到片状g-C_(3)N_(4)。以硝酸银为原料,使用聚乙烯吡咯烷酮和柠檬酸钠为稳定剂和分散剂,水合肼为还原剂,通过化学还原法,将硝酸银还原在片状的g-C_(3)N_(4)溶液中,制备了agnws/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料。将所得复合材料修饰于玻碳电极上,采用微分脉冲伏安扫描(DPV)研究了香兰素在其表面的电化学催化行为,筛选出agnws与g-C_(3)N_(4)的最佳质量比为15%。在pH5.80的PBS缓冲溶液中,于0.7 V(***)处产生一灵敏的氧化峰,其峰电流与香兰素的浓度在3~95μmol/L的范围内具有良好的线性关系。对实际样品进行加标回收率测定,结果表明:回收率可达96.83%~101.9%,该修饰电极具有对香兰素较好的电催化效果,结果满意。

关键词： g-C_(3)N_(4) agnws 电催化香兰素

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PVP的混合分子量体系对agnws生长包覆的影响研究

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人工晶体学报 2020年第3期49卷 511-514,520页

作者：汤显杰甘国友余向磊张家敏杜景红严继康易健宏昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

近年来,agnws(Ag Nanowires)透明电极由于良好的导电性、优秀的韧性,作为氧化铟锡(ITO)的替代材料受到了广泛的关注,可以用于多种电子设备,如触摸屏、有机太阳能电池和显示器等。但是,在近年的透明电极应用中,低长径比所带来的雾度过高... 详细信息

近年来,agnws(Ag Nanowires)透明电极由于良好的导电性、优秀的韧性,作为氧化铟锡(ITO)的替代材料受到了广泛的关注,可以用于多种电子设备,如触摸屏、有机太阳能电池和显示器等。但是,在近年的透明电极应用中,低长径比所带来的雾度过高、导电性较差的缺陷使agnws不能广泛地推广,所以提高长径比是迫在眉睫的。本文采用一步多元醇法制备agnws,探究不同分子量的混合PVP体系参与反应对包覆效果及生长过程的影响。研究结果表明,与单一分子量PVP体系相比,PVP混合体系在生长过程中的再次形核点减少,agnws的长径比更高;分子量为1300000与分子量为58000的PVP按2∶1的比例混合,agnws宽度最小,长径比最高可达到1200以上。

关键词： PVP agnws 长径比

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具有高导电性的PVDF/MWCNTs-agnws@MXene双层三维网络的电磁屏蔽复合薄膜

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复合材料学报 2023年

作者：施鸥玲谭妍妍武晓龙雪彬秦舒浩贵州民族大学化学工程学院国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心

随着通信网络、无线设备以及航空航天的快速发展，电磁波危害日益加剧，因而急需电磁屏蔽性能更优异的复合材料。本文采用MXene (Ti3C2Tx)、银纳米线(agnws)和多壁碳纳米管(MWCNTs)构建了双层的高导电三维(导电率最高为1.4×104S·m-1)... 详细信息

随着通信网络、无线设备以及航空航天的快速发展，电磁波危害日益加剧，因而急需电磁屏蔽性能更优异的复合材料。本文采用MXene (Ti3C2Tx)、银纳米线(agnws)和多壁碳纳米管(MWCNTs)构建了双层的高导电三维(导电率最高为1.4×104S·m-1)网络电磁屏蔽复合薄膜(Ti3C2TxMXene基功能复合薄膜)。特别是采取真空辅助抽滤法(VAF)将10 mL agnws以及15 mL Ti3C2TxMXene的水溶液吸附于聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs复合薄膜之上，制备出的Ti3C2TxMXene基功能复合薄膜的总电磁干扰屏蔽效能(EMI SET)高达69.0 dB，比商用标准(20 dB)高出245%，其中吸收损耗效能(SEA)占比85.1%。说明Ti3C2TxMXene基功能复合薄膜主要的电磁损耗机制为吸收损耗，比电磁屏蔽效能(SSEt)最高可达2719.8 dB/(cm-2·g)。这项工作为新型MXene材料在电磁屏蔽复合材料中的应用提供了结构设计和研究思路。

关键词： Ti C T MXene agnws 复合薄膜电磁屏蔽吸收损耗

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agnws/MXene基柔性应变传感器的制备及其性能研究

AgNWs/MXene基柔性应变传感器的制备及其性能研究

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作者：戴鸿飞长春工业大学

学位级别：硕士

随着电子设备的智能化发展,可穿戴电子设备逐渐走入人们的视野。金属碳氮化物(MXene)是一种新型的二维层状材料,兼具类金属的导电性和优异的亲水性,在电催化、电容器、电池等领域具有广泛的应用前景。MXene的片层状结构有助于降低Ag NW... 详细信息

随着电子设备的智能化发展,可穿戴电子设备逐渐走入人们的视野。金属碳氮化物(MXene)是一种新型的二维层状材料,兼具类金属的导电性和优异的亲水性,在电催化、电容器、电池等领域具有广泛的应用前景。MXene的片层状结构有助于降低Ag NWs的接触电阻和表面粗糙度,将MXene与Ag NWs结合,综合以上两种材料的优点,对于优化柔性传感器的性能具有重要的意义。本论文将agnws与TiCT-MXene复合作为敏感材料,分别与柔性基底材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)和三嵌段共聚物聚(苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯)(SEBS)相结合,制备出了两种结构不同、功能各异的柔性应变传感器,系统研究了材料与结构对传感器性能的影响。具体研究内容如下:1、通过模板牺牲法制备了一种柔性压力传感器。以PDMS为柔性基底材料,通过超声浸泡及干燥等工艺,将Ag NWs和TiCT-MXene导电填料附着于PDMS海绵内壁,形成导电通路,并与电极组装制备得到Ag NWs/MXene/PDMS柔性压力传感器,对其性能进行了表征。测试结果表明,制备的压力传感器在50%应变条件下,灵敏度可以达到7.9,并可以在超过1000个循环中保持稳定的传感性能。2、通过浸涂法制备了一种柔性拉伸传感器。以SEBS为柔性基底材料,将SEBS完全溶解在环己烷中,室温蒸发溶剂,形成SEBS膜。再将导电填料添加到SEBS/环己烷的混合溶液中,搅拌均匀,涂敷在提前准备好的SEBS膜两侧,所制备的拉伸传感器经过测试,可以拉伸至原长的500%,并在0-100%的区间内具有高达124.9的超高灵敏度和高线性度,并可以在200个循环内保持稳定的传感效率。

关键词： agnws MXene 柔性应变传感器 SEBS 灵敏度

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agnws/Al0.02Zn0.98O陶瓷的制备及热电性能研究

AgNWs/Al0.02Zn0.98O陶瓷的制备及热电性能研究

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作者：王振荣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

热电材料是一种依靠材料内载流子的运动来实现热能和电能直接相互转换的新型能源材料。氧化锌基热电材料由于其化学稳定性好、塞贝克系数高等优点有望成为高温n型热电材料。但其电导率偏低,限制了材料的热电应用。本论文在优化AlZnO粉... 详细信息

热电材料是一种依靠材料内载流子的运动来实现热能和电能直接相互转换的新型能源材料。氧化锌基热电材料由于其化学稳定性好、塞贝克系数高等优点有望成为高温n型热电材料。但其电导率偏低,限制了材料的热电应用。本论文在优化AlZnO粉体的溶剂热合成工艺和烧结工艺的基础上,通过复合银纳米线提高其热电性能。首先,采用溶剂热法合成AlZnO纳米粉体,研究溶剂种类,矿化剂Na OH浓度,溶剂热反应温度以及溶剂热时间对粉体组成和形貌的影响,确定合成AlZnO粉体的最佳工艺条件为:溶剂为无水乙醇,矿化剂Na OH浓度为1.5 mol/L,溶剂热温度为150℃,溶剂热时间为24 h。其次,采用固相烧结工艺在氮气惰性气氛中制备AlZnO陶瓷,研究烧结温度对样品的组成,微观形貌和热电性能的影响。高温有利于陶瓷实现致密化,随着烧结温度的升高,AlZnO陶瓷的晶粒长大、致密度增加,热电性能随烧结温度的增加而提高。当测试温度为500℃时,1400℃固相烧结样品的功率因子最大,为8.89×10W·m·K,是1300℃固相烧结样品最大功率因子的3.9倍。为降低陶瓷烧结温度,首先探究助烧剂BO的添加量对AlZnO陶瓷烧结性能和热电性能的影响。结果表明,添加BO可以在烧结过程中提供液相环境,促进晶粒长大,有效降低烧结温度并获得较好热电性能。当BO的加入量为0.5 wt%时,1300℃液相烧结AlZnO陶瓷的致密度最高,为96.65%;测试温度为500℃时,其最大功率因子为1.76×10W·m·K,是1300℃固相烧结样品最大功率因子的7.71倍;在此基础上,进一步采用冷烧结工艺,可将AlZnO陶瓷的烧结温度降至1200℃。1200℃冷烧结制备的样品致密度可达99.11%,其功率因子在500℃的测试温度下达到最大,为2.72×10W·m·K,是1300℃固相烧结样品最大功率因子的11.98倍。通过溶剂热法合成导电性好,长径比高的银纳米线(agnws),其长径比最高可达1000。研究Ag NWs的加入量对AlZnO陶瓷的组成、形貌及热电性能的影响。研究发现,随着Ag NWs的加入,样品的电导率大幅提高。当Ag NWs添加量为2 wt%时,在室温～500℃测试范围内,样品的电导率均比冷烧结和液相烧结制备的样品的电导率大,当测试温度为500℃时最大,为2.45×10S/m,是1300℃固相烧结制备的AlZnO陶瓷样品的16.54倍;其功率因子最大,为1.12×10W·m·K,是1300℃固相烧结制备的AlZnO陶瓷样品的48.98倍;是相同烧结工艺制备的未添加Ag NWs的AlZnO陶瓷最高功率因子的4.11倍。

关键词： Al0.02Zn0.98O 冷烧结助烧剂纳米复合 agnws

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agnws/MXene基织物的制备及其电学/热学行为表征

AgNWs/MXene基织物的制备及其电学/热学行为表征

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作者：赵卫立浙江理工大学

学位级别：硕士

具有良好延展性和功能性的柔弹性可穿戴智能纺织品已引起越来越多的关注。在用于人体运动检测的压阻应变传感器中,宽应变检测范围、高灵敏度、高耐久性等是健康监测和循环拉伸运动监测应用的关注点,能够满足人体日常舒适穿着和记录实时... 详细信息

具有良好延展性和功能性的柔弹性可穿戴智能纺织品已引起越来越多的关注。在用于人体运动检测的压阻应变传感器中,宽应变检测范围、高灵敏度、高耐久性等是健康监测和循环拉伸运动监测应用的关注点,能够满足人体日常舒适穿着和记录实时人体运动信号的多功能柔性智能电子设备是人体可穿戴智能传感器的主要需求。然而,目前大多数智能可穿戴织物往往不能同时具备宽应变范围、高灵敏度、高耐久性等传感性能,因此,需要通过新材料的搭建和新导电网络的设计来探究应变传感织物的传感机理与传感性能,开发出高性能与多功能检测人体运动的柔性可穿戴智能织物,具有深远的指导意义和实用价值。针对上诉问题,本文分别制备了银纳米线(agnws)和MXene纳米片,通过设计结构并以涤纶织物作为基底制备了多功能可穿戴智能传感织物,分别探究了agnws涤纶织物、agnws/MXene涤纶织物和PDMS(聚二甲基硅氧烷)封装agnws/MXene/PET织物的电磁屏蔽、应变传感、电加热和耐久性能,并进行对比与探究。(1)agnws/PET传感织物的制备与研究。首先采用多元醇法制备了银纳米线,通过不同涂覆次数将agnws负载在涤纶织物上,对织物的电热性能、电阻温度敏感性、电磁屏蔽效能、应变传感和可洗性进行了测试。结果显示,2.8 mg/cmagnws织物涂层的导电率高达175 S/m,EMI屏蔽效能为37 d B,同时,对人体运动具有高度敏感的应变响应(10%应变下的应变系数为6.16),在0.10 A的外加电流下,加热温度可在27秒内达到100℃以上。此外,获得了agnws/PET织物的电阻温度敏感性行为,织物具有负电阻温度系数(TCR)为-0.05%/℃。(2)agnws/MXene传感织物的制备与研究。将一维(1D)agnws和二维(2D)过渡金属碳化物/碳氮化物(MXene)纳米片沉积到DA·HCl改性过的涤纶织物上。多功能织物具有优异的机械耐久性(>1000次循环拉伸),高弹性针织物的应变感应范围很宽(～445%),以及卓越的焦耳加热性能(当电流为0.10 A时,织物可在37秒内达到约126℃的平衡温度,电热转换效率(h)为0.13,最大加热速率为9.73°C/s)和温度传感性能(电阻温度系数(TCR)为-0.07%/°C)。(3)PDMS/MXene/agnws/PET传感织物的制备与研究。将一维(1D)银纳米线(agnws)和二维(2D)MXene纳米片桥接在PET针织织物上以构建互连的导电网络,然后用PDMS层浸渍以制备高性能和耐用的多响应织物。多响应织物具有卓越的电磁屏蔽效能(X波段为54 d B)和出色的耐久性(>3000次拉伸循环)。此外,该织物具有良好的焦耳加热性能(在0.5 A电流下,织物可在10秒内达到140℃)和光热性能(在阳光下温度可达到54℃)。

关键词： agnws MXene 应变传感电磁屏蔽电加热织物

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