一種基于3d打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，包括以下步驟：1）提供一3D打印裝置，所述的3D打印裝置包括溶膠生成腔、3D打印頭和激光打印頭，所述溶膠生成腔包括溶膠生成腔體和攪拌棒；2）建模，利用電腦建模軟件設(shè)計(jì)透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械指令；3）配置溶膠，將無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A及有機(jī)溶劑B依次加入到溶膠生成腔中，生成用于制備透明導(dǎo)電電極的溶膠；4）利用3D打印裝置打印透明導(dǎo)電電極。本發(fā)明有效簡化現(xiàn)有技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的繁瑣工藝，提高透明導(dǎo)電電極的優(yōu)品率及精度，降低制作成本。
【專利說明】—種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電電極的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電電極被廣泛應(yīng)用于平板顯示、微小顯示器、太陽能電池及光探測器等領(lǐng)域，是光電器件的關(guān)鍵組件。目前，常用的透明導(dǎo)電電極包括=In2O3薄膜及其摻雜體系、SnO2膜及其摻雜體系、SnO薄膜及其摻雜體系及Cd2O4薄膜體系等。
[0003]制備透明導(dǎo)電電極的主要方法為真空物理法和化學(xué)方法。其中，真空物理法主要是指磁控濺射法，該方法可以制備致密均勻、物理附著性好的透明導(dǎo)電膜，但是對儀器設(shè)備及生長環(huán)境要求高。而化學(xué)方法主要為溶膠-凝膠法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備簡單，易實(shí)現(xiàn)多組元的均勻摻雜，但是，導(dǎo)電膜與基片間物理附著性差且高溫處理使得透明導(dǎo)電電極的基片受到限制。而對于圖形化透明導(dǎo)電電極的制備，需進(jìn)行繁瑣的刻蝕、顯影等工藝處理。
[0004]采用基于溶膠法的3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極具有一次成型、工藝步驟簡單、物理附著性好、精密度高等優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合了 3D打印的優(yōu)勢，提供一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)提供一3D打印裝置，所述的3D打印裝置包括溶膠生成腔、3D打印頭和激光打印頭，所述溶膠生成腔包括溶膠生成腔體和攪拌棒；
2)建模，利用電腦建模軟件設(shè)計(jì)透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械指令，從而控制3D打印頭和激光打印頭的運(yùn)動路徑數(shù)據(jù)，并控制激光打印頭的時間；
3)配置溶膠，將無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A及有機(jī)溶劑B依次加入到溶膠生成腔中，并用腔中的攪拌棒攪拌均勻，生成用于制備透明導(dǎo)電電極的溶膠；
4)利用3D打印裝置打印透明導(dǎo)電電極，使溶膠從3D打印頭中噴出在透明導(dǎo)電電極的基片上，隨后用激光打印頭照射噴出在基片上的溶膠，使其迅速脫水形成透明導(dǎo)電電極的金屬氧化物，從而生成透明導(dǎo)電電極。
[0007]其中，所述無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A是一種金屬化合物或?yàn)榘ㄓ糜趽诫s的金屬化合物；所述的無機(jī)金屬化合物具體為硝酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽、氟化鹽及其他無機(jī)鹽，所述的有機(jī)鹽具體為羧酸鹽、醇鹽、炔鹽及其他有機(jī)鹽，所述金屬化合物的濃度為 0.05 mol/L-1 mol/L。
[0008]所述的有機(jī)溶劑B能與A中金屬離子配位并發(fā)生水解反應(yīng)。
[0009]所述的3D打印頭及激光打印頭是單個打印頭、線狀打印頭、面狀打印頭或者陣列式打印頭，所述打印頭的運(yùn)動路徑依據(jù)所需透明導(dǎo)電電極的形狀而定。通過軟件控制打印頭的上下左右移動，打印出合適厚度和形狀的透明導(dǎo)電電極。
[0010]所述的透明導(dǎo)電電極是二氧化錫及其摻雜薄膜、三氧化二銦及其摻雜薄膜、氧化鋅及其摻雜薄膜、硫酸鎘及其摻雜薄膜或者其他金屬氧化物及其摻雜薄膜，所述摻雜薄膜的摩爾比為1000:1-2:1。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明有效簡化現(xiàn)有技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的繁瑣工藝，提高透明導(dǎo)電電極的優(yōu)品率及精度，降低制作成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為采用3D打印技術(shù)制備ITO透明導(dǎo)電電極的示意圖。
[0013]圖2為3D打印裝置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0015]以下將通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016]本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，包括以下步驟:
1)提供一3D打印裝置，所述的3D打印裝置包括溶膠生成腔、3D打印頭和激光打印頭，所述溶膠生成腔包括溶膠生成腔體和攪拌棒；
2)建模，利用電腦建模軟件設(shè)計(jì)透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械指令，從而控制3D打印頭和激光打印頭的運(yùn)動路徑數(shù)據(jù)，并控制激光打印頭的時間；
3)配置溶膠，將無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A及有機(jī)溶劑B依次加入到溶膠生成腔中，并用腔中的攪拌棒攪拌均勻，生成用于制備透明導(dǎo)電電極的溶膠；
4)利用3D打印裝置打印透明導(dǎo)電電極，使溶膠從3D打印頭中噴出在透明導(dǎo)電電極的基片上，隨后用激光打印頭照射噴出在基片上的溶膠，使其迅速脫水形成透明導(dǎo)電電極的金屬氧化物，從而生成透明導(dǎo)電電極。
[0017]上述無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A是一種金屬化合物或?yàn)榘ㄓ糜趽诫s的金屬化合物；所述的無機(jī)金屬化合物具體為硝酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽、氟化鹽及其他無機(jī)鹽，所述的有機(jī)鹽具體為羧酸鹽、醇鹽、炔鹽及其他有機(jī)鹽，所述金屬化合物的濃度為0.05 mol/L-1 mol/L。
[0018]上述的有機(jī)溶劑B能與A中金屬離子配位并發(fā)生水解反應(yīng)。
[0019]上述的3D打印頭及激光打印頭是單個打印頭、線狀打印頭、面狀打印頭或者陣列式打印頭，所述打印頭的運(yùn)動路徑依據(jù)所需透明導(dǎo)電電極的形狀而定。通過軟件控制打印頭的上下左右移動，打印出合適厚度和形狀的透明導(dǎo)電電極。
[0020]所述的透明導(dǎo)電電極是二氧化錫及其摻雜薄膜、三氧化二銦及其摻雜薄膜、氧化鋅及其摻雜薄膜、硫酸鎘及其摻雜薄膜或者其他金屬氧化物及其摻雜薄膜，所述摻雜薄膜的摩爾比為1000:1-2:1。
實(shí)施例
[0021]參閱圖1和圖2。該實(shí)施例以3D打印技術(shù)制備錫摻雜的氧化銦透明導(dǎo)電電極，即氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電電極為例加以說明。
[0022]所述的ITO透明導(dǎo)電電極包括11玻璃基片和21IT0薄膜。所述的3D打印裝置包括31溶膠生成腔、323D打印頭和33激光打印頭，具體的31溶膠生成腔包括31a溶膠生成腔體和31b攪拌棒。
[0023]所述用于生成ITO薄膜的溶膠的具體配置方法是:將氯化銦、氯化錫和乙醇按比例加入到31a溶膠生成腔體中，然后用溶膠腔內(nèi)的31b攪拌棒將溶液攪拌均勻，生成溶膠。其特征在于:氯化銦的摩爾濃度為0.15mol/L，氯化銦與氯化錫的濃度比為9:1。
[0024]本發(fā)明是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的:
I)建模
利用電腦軟件設(shè)計(jì)ITO透明導(dǎo)電電極的模型，包括ITO薄膜的圖形、寬度、
厚度及長度等，并設(shè)置軟件參數(shù)作為控制3D打印裝置的機(jī)械指令，從而從而控制323D打印頭和33激光打印頭的運(yùn)動路徑數(shù)據(jù)，并控制激光打印頭的時間。
[0025]2)配置溶膠
將氯化銦、氯化錫及乙醇加入到31a溶膠生成腔體中，用31a溶膠腔體內(nèi)的31b攪拌棒將溶液攪拌均勻，生成溶膠。其特征在于:氯化銦的摩爾濃度為0.15mol/L,氯化銦與氯化錫的濃度比為9:1。
[0026]3)利用3D打印裝置打印ITO透明導(dǎo)電電極
控制溶膠從323D打印頭中噴出在11玻璃基片上，隨后使特定波長和強(qiáng)度的激光從33激光打印頭發(fā)射出來，照射11玻璃基片上的溶膠，使其迅速脫水生成錫摻雜的氧化銦薄膜，即ITO薄膜。
[0027]所述的323D打印頭及33激光打印頭可以是單個打印頭、線狀打印頭、面狀打印頭或者陣列式打印頭，所述打印頭的運(yùn)動路徑由軟件控制。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)提供一3D打印裝置，所述的3D打印裝置包括溶膠生成腔、3D打印頭和激光打印頭，所述溶膠生成腔包括溶膠生成腔體和攪拌棒； 2)建模，利用電腦建模軟件設(shè)計(jì)透明導(dǎo)電電極的模型，將該模型的軟件指令轉(zhuǎn)化為3D打印的機(jī)械指令，從而控制3D打印頭和激光打印頭的運(yùn)動路徑數(shù)據(jù)，并控制激光打印頭的時間； 3)配置溶膠，將無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A及有機(jī)溶劑B依次加入到溶膠生成腔中，并用腔中的攪拌棒攪拌均勻，生成用于制備透明導(dǎo)電電極的溶膠； 4)利用3D打印裝置打印透明導(dǎo)電電極，使溶膠從3D打印頭中噴出在透明導(dǎo)電電極的基片上，隨后用激光打印頭照射噴出在基片上的溶膠，使其迅速脫水形成透明導(dǎo)電電極的金屬氧化物，從而生成透明導(dǎo)電電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，所述無機(jī)金屬化合物或者有機(jī)金屬化合物A是一種金屬化合物或?yàn)榘ㄓ糜趽诫s的金屬化合物；所述的無機(jī)金屬化合物具體為硝酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽、氟化鹽及其他無機(jī)鹽，所述的有機(jī)鹽具體為羧酸鹽、醇鹽、炔鹽及其他有機(jī)鹽，所述金屬化合物的濃度為0.05 mo I/L-lmol/L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑B能與A中金屬離子配位并發(fā)生水解反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，所述的3D打印頭及激光打印頭是單個打印頭、線狀打印頭、面狀打印頭或者陣列式打印頭，所述打印頭的運(yùn)動路徑依據(jù)所需透明導(dǎo)電電極的形狀而定； 通過軟件控制打印頭的上下左右移動，打印出合適厚度和形狀的透明導(dǎo)電電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于3D打印技術(shù)制備透明導(dǎo)電電極的方法，其特征在于，所述的透明導(dǎo)電電極是二氧化錫及其摻雜薄膜、三氧化二銦及其摻雜薄膜、氧化鋅及其摻雜薄膜、硫酸鎘及其摻雜薄膜或者其他金屬氧化物及其摻雜薄膜，所述摻雜薄膜的摩爾比為 1000:1-2:lo
【文檔編號】H01B13/00GK104409171SQ201410237606
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】葉蕓, 郭太良, 胡利勤, 胡海龍, 劉玉會, 陳麗雯 申請人:福州大學(xué)