Гибкий прозрачный электрод

ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (ФИЦ КНЦ СО РАН)

Краткое описание.

В настоящее время имеется тенденция увеличения роли прозрачных проводящих покрытий (ППП) в технике, что, в частности, связано с развитием таких областей как дисплеи, умные окна, распределённые источники света, солнечные батареи, прозрачная защита от электромагнитного излучения и др. Удельная площадь этих устройств на единицу среднего домохозяйства растёт, причём, по мнению экспертов, скорость данного роста будет увеличиваться. Известно, что  лучшее соотношение прозрачность-сопротивление может быть достигнуто в рамках ППП на основе металлических микросеток. Однако традиционные литографические методы получения микросеток связаны с проблемой относительно высокой стоимости единицы площади изделия, а также проблемой нелинейного роста данной стоимости в зависимости от протяжённости ППП. В тоже время, специфика применений ППП заключается в росте требований к протяжённости данных покрытий.

Нами развиты методы самоорганизации (в общем понимании термина, аналог принятого в зарубежной литературе термина «методы снизу-вверх») для задач формирования ППП на основе металлических микросеток. Получены покрытия, для которых соотношение «прозрачность-сопротивление-себестоимость» превосходит существующий уровень техники и попадает в новую область фазового пространства (см. рис. 1). В частности, достигнуто сопротивление 1,3 Ом/кв. при прозрачности 90% и стоимости серийного производства менее 10$/м2. Создано опытно-промышленное производство прозрачного электрода на ПЭТ-плёнке по схеме «roll to roll».

Рисунок 1. Слева – график сравнения разработанных электродов («FunNano») с существующими аналогами (размер сферы соответствует сопротивлению электрода). Справа – плёнка шириной 30 см с сетчатым электродом на опытно-промышленном участке

Пояснительная записка.

Разработан оригинальный метод формирования гибких, оптически прозрачных проводящих покрытий на основе технологии автокластеризованного шаблона. Метод внедрён в опытно-промышленное производство. Получены несколько партий тонкоплёночного прозрачного электрода в виде рулонов длиной 100-250 метров, при ширине плёнки в рулоне 320 мм. Параметры прозрачного электрода  в указанных партиях составили 1,3-5 Ом/кв. при прозрачности 88-90% (за вычетом прозрачности несущей плёнки ПЭТ). Указанные параметры, в частности, значительно превосходят параметры коммерческого ИТО на ПЭТ подложке (15 Ом/квадрат при 90%). По результатам осуществляемой в настоящее время оптимизации операций технологического процесса прогнозируется дальнейшее повышение уровня достигаемых параметров, а также повышение воспроизводимости техпроцесса. Основные операции опытно-промышленного технологического процесса реализованы по схеме «Roll to Roll» (с рулона на рулон) и включают в себя:

– полив плёнки прекурсором шаблона средствами блейд-метода, последующая непрерывная обработка плёнки определённым 3-х стадийным методом в сушильных камерах, с целью задания требуемой геометрии шаблона, смотка плёнки с готовым шаблоном в рулон;

– помещение плёнки с готовым шаблоном в систему вакуумного напыления, осуществление операции напыления металла заданной толщины;

– помещение плёнки с напылённым металлом в систему отмывки шаблона;

Далее, в зависимости от последующего применения полученного прозрачного электрода, опционально наносится соответствующее защитное покрытие.

Рисунок 2. Изображения микросеток из различных металлов, полученных опытно-промышленным методом с применением разработанного шаблона (РЭМ изображения в наложении с данными РФА-спектроскопии)

Первая область внедрения прозрачного электрода, изготовленного в рамках описанного метода, – создание электрохромной плёнки для реализации окон с управляемой степенью затемнения. В рамках 2019-го года планируется переход от опытного к серийному производству указанных электрохромных плёнок. Данное внедрение осуществляется совместно с Новосибирской компанией Центр Плёночных Технологий (ныне ООО «Нанокомпозит»), расположенной в Новосибирском технопарке.

Кроме того, предложена методика повышения прозрачности пленок ОУНТ посредством структурирования их при помощи автокластеризованного шаблона. Показана возможность управления основными параметрами процесса задания структуры, что позволяет получать воспроизводимые структурированные пленки ОУНТ. Полученные образцы структурированных пленок имеют, при прочих равных условиях, прозрачность на 4-5% выше относительно сплошных пленок ОУНТ (это соответствует снижению поглощения на 25-40%). Лучшие полученные образцы имеют поверхностное сопротивление 494 Ом/кв. при прозрачности 85,4%. Продемонстрирована работоспособность структурированных пленок ОУНТ в качестве электродов в составе полимерной электрохромной ячейки. Электроды позволяют получать однородное окрашивание электрохромной композиции и показывают высокую стабильность в условиях интенсивных окислительно – восстановительных процессов.

Контактные данные разработчиков:

Хартов Станислав Викторович

ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

Тел.: 8 902 976 61 56;

8 (391) 290 55 79

Эл. почта: Stas_f1@list.ru