透明导电膜及其制造方法、光电转换装置及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供透明导电膜、制造透明导电膜的方法以及采用透明导电膜的光电转换装置和电子装置，该透明导电膜具有足够低的片电阻和足够高的可见光透过率，能在其整个表面上保证高导电性，并且对电解质具有优良的耐腐蚀性。透明导电膜包括：金属细线网状层（12）；和设置在金属细线网状层（12）的至少一个表面上的一层或多层石墨烯层（13）。金属细线网状层（12）包括选自包括铜、银、铝、金、铁、镍、钛和铂的组的至少一种金属。金属细线网状层（12）设置在透明基板（11）上。为了实现柔性的透明导电膜，透明塑料基板用作透明基板（11）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透明导电膜、制造透明导电膜的方法、光电转换装置及电子装置，并且适合用于显示器、触摸屏和染料敏化太阳能电池等中所使用的透明导电膜中。
技术介绍
为了增加显示器的面积，使太阳能电池更加有效，使触摸板更大且更精细等，需要具有低片电阻的透明导电膜。当前，存在用于透明导电片或具有低电阻的透明导电膜的三种主要结构。这些结构中的第一种是以铟锡氧化物(ITO)为代表的透明氧化物薄膜。透明氧化物薄膜需要借助于溅射法形成。因此，问题在于不仅溅射装置的安装成本很高，而且间隔时间(takt time)长。这些结构中的第二种是诸如铜和银的金属细线网状层(network layer)。金属细线网状层能具有较低的电阻同时保证高光透过率。然而，问题在于不可能保证除金属细线部分之外的部分上的导电率，并且如果金属细线部分直接与例如包括碘等电解液接触，则金属细线部分易于腐蚀。这些结构中的第三种是金属细线网状层和透明导电膜的两层层叠结构(见专利文献I)。在该结构中，检测了作为透明导电膜的各种材料。然而，在将诸如碳纳米管和金属纳米丝的二维材料用作透明导电膜(例如，见专利文献2)的情况下，难以完全涂镀金属细线网状层同时保持高透明度。这会引起因电解液而导致的腐蚀问题。而且，在将导电聚合物用作透明导电膜(例如，见专利文献3)的情况下，因为导电聚合物自身的透明度很低，所以透明度显著下降。尽管非常希望的透明导电膜是包括ITO等的氧化物薄膜，但是氧化物薄膜具有各种问题。第一，因为需要借助于溅射法的膜形成而生产具有高质量的透明导电膜，所以它不可避免地花费大量的成本。第二，因为透明导电膜包括氧化物，所以它具有很低的柔性，并且它难以应用于柔性基板等。第三，例如，因为具有高导电性的ITO具有很低的热稳定性和很低的耐腐蚀性，所以其不能用于诸如染料敏化太阳能电池的透明导电膜。第四，考虑到它的结构，透明氧化物薄膜难以满足诸如耐腐蚀性、透明导电性、柔性和制造工艺简单的要求。将详细描述上述第四个问题。在第一现有技术中，如图1OA所示，在透明基板101上形成金属细线网状层102后，薄的氧化物薄膜103形成在金属细线网状层102之间的透明基板101的表面上以及金属细线网状层102的上表面上。金属细线网状层102的厚度为约几ym至ΙΟμπι。在第二现有技术中，如图1OB所示，在透明基板201上形成金属细线网状层202后，厚的氧化物薄膜203形成为完全覆盖金属细线网状层202。在第三现有技术中，如图1OC所示，在透明基板301上薄薄地形成金属细线网状层302以使该金属细线网状层302具有几百nm的厚度后，薄的氧化物薄膜303形成为完全覆盖金属细线网状层302。在第四现有技术中，如图1OD所示，在透明基板401的主表面上形成沟槽401a且在沟槽401a中埋设金属细线网状层402后，薄的氧化物薄膜403形成为覆盖金属细线网状层 402。 在第五现有技术中，如图1OE所示，在透明基板501上形成金属细线网状层502且在金属细线网状层502之间的间隔中埋设透明聚合物材料503后，薄的氧化物薄膜504形成在金属细线网状层502和透明聚合物材料503上。引用列表专利文献专利文献1:日本专利申请特开第2009-4726号公报专利文献2:日本专利申请特开第2009-252493号公报专利文献3:日本专利申请特开第2009-231194号公报专利文献4:日本专利申请特开第2009-21342号公报专利文献5:日本专利申请特开第2005-108467号公报专利文献6:日本专利申请特开第2005-332705号公报专利文献7:日本专利申请特开第2008-288102号公报非专利文献非专利文献1:Nano Letters2009, 9，4359
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，在第一现有技术中，在与其中包括碘等的电解液相接触的环境中使用的情况下，因为金属细线网状层102的侧表面是暴露的，金属细线网状层102易于腐蚀。而且，如果透明导电膜弯曲，则氧化物薄膜103易于从金属细线网状层102剥离。在第二现有技术中，难以采用厚的氧化物薄膜203作为透明导电膜，因为它吸收大部分光。例如，在氧化物薄膜203为ITO薄膜的情况下，当形成为具有几ym或更大的厚度以完全覆盖金属细线网状层202时，它吸收大部分光，因为ITO薄膜具有70至80%的光透过率，即使它的厚度仅为200nm。在第三现有技术中，金属细线网状层302具有几百nm薄的厚度，这增加了电阻。在第四现有技术中，透明基板401限于塑料基板，因为金属细线网状层402埋设在透明基板401的沟槽401a中。而且，需要在透明基板401中形成沟槽401a，这使得透明导电膜的制造工艺更加复杂。此外，如果透明导电膜弯曲，则氧化物薄膜403易于从透明基板401和金属细线网状层402剥离。在第五现有技术中，金属细线网状层502用透明聚合物材料503埋设，这降低了透明导电性，并且使制造工艺更加复杂。而且，如果透明导电膜弯曲，则氧化物薄膜504易于从金属细线网状层502和透明聚合物材料503剥离。如上所述，任何现有透明导电膜均具有优点和缺点。考虑到上述，本专利技术要解决的问题是提供具有足够低片电阻和足够高可见光透过率的透明导电膜，能保证其整个表面上的高导电率，并且具有对电解液的优良的耐腐蚀性。本专利技术要解决的另一个问题是提供制造透明导电膜的方法，该方法能易于以低成本制造上述优良的透明导电膜。本专利技术要解决的再一个问题是提供高性能的光电转换装置和高性能的电子装置，它们包括上述的优良的透明导电膜。上面的和其它的问题根据说明书的描述将变得明显。解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术提供的透明导电膜包括金属细线网状层和设置在金属细线网状层的至少一个表面上的一层或多层石墨烯层。在该透明导电膜中，石墨烯层可设置在金属细线网状层的两个表面上。在该透明导电膜中，典型地，金属细线网状层设置在透明基板上，并且石墨烯层设置在金属细线网状层上。然而，金属细线网状层和石墨烯层可以以相反的顺序层叠。就是说，在透明导电膜中，石墨烯层可设置在透明基板上，并且金属细线网状层可设置在石墨烯层上。透明基板的材料根据需要选择。然而，为了实现柔性的透明导电膜，适合于采用透明塑料基板作为透明基板。金属细线网状层的材料根据需要选择。然而，该材料例如是包括选自由铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、钛(Ti)和钼(Pt)构成的组的至少一种金属的纯金属或合金。根据需要，可将金属细线网状层的表面黑化以防止光在金属细线网状层的表面上反射(例如，见专利文献4).构成透明导电膜的石墨烯层的片电阻等于或低于500 Ω/sq，并且透明导电膜的片电阻优选等于或高于Ο.ΟΙΩ/sq且等于或低于ΙΟΩ/sq。然而，它不限于此。透明导电膜在波长550nm上的光透过率优选等于或大于70%。然而，它不限于此。而且，透明导电膜的导电表面的平滑性(凹凸)优选大于5 μ m。透明导电膜的导电表面在透明导电膜的石墨烯层的表面暴露的情况下是石墨烯层的表面，并且在透明导电膜的金属细线网状层的表面暴露的情况下是金属细线网状层的表面。透明导电膜的导电表面的平滑性(凹凸)表示当采用三维表面粗糙仪测量5平方毫米的面积时凹凸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水圭辅，小林俊之，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：