聚酰亚胺集成石墨烯透明电极助力柔性有机太阳能电池
聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的位置
聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的位置摘要：1.聚酰亚胺薄膜的概述2.聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的作用3.聚酰亚胺薄膜的优点4.聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的应用实例5.聚酰亚胺薄膜的未来发展前景正文：一、聚酰亚胺薄膜的概述聚酰亚胺薄膜是一种由芳族二酐和芳族二胺聚合而成的高分子材料，具有极长的使用寿命和极广的温度范围（-269c 至400c）优异的物理、化学和电气性能。
此外，聚酰亚胺薄膜还具备重量较轻、节省空间的优势，适合多种电气和电子绝缘用途，如成型线圈绝缘、电机槽衬、电磁线绝缘、变压器和电容器等。
二、聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的作用聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中主要起到绝缘和保护作用。
太阳能电池板中的电子元器件需要承受高温、高湿、紫外线等恶劣环境，聚酰亚胺薄膜的优异性能能够为电子元器件提供良好的保护。
三、聚酰亚胺薄膜的优点1.优异的绝缘性能：聚酰亚胺薄膜具有高介电强度、低介质损耗、高击穿强度等优异的绝缘性能，能够有效地防止太阳能电池板中的电子元器件受到外界干扰。
2.耐高温性能：聚酰亚胺薄膜可耐受的温度范围极广，从-269c 至400c，能够应对太阳能电池板在高温环境下的使用需求。
3.耐化学腐蚀性能：聚酰亚胺薄膜具有良好的耐酸碱性、耐氧化性等化学性能，能够应对太阳能电池板中可能出现的化学腐蚀问题。
4.轻质、节省空间：聚酰亚胺薄膜具有较低的密度，可以减轻太阳能电池板的重量，同时其良好的柔韧性也便于生产和安装。
四、聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的应用实例聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板中的应用广泛，如在太阳能电池板的边框、背板、接线盒等部分都可以看到其身影。
其中，最为典型的应用实例是聚酰亚胺薄膜在太阳能电池板背板上的应用。
五、聚酰亚胺薄膜的未来发展前景随着我国新能源产业的快速发展，太阳能电池板的需求将持续增长。
作为太阳能电池板中不可或缺的重要材料，聚酰亚胺薄膜的发展前景十分广阔。
美研制石墨烯基纳米线 柔性轻薄太阳电池
美研制石墨烯基纳米线柔性轻薄太阳电池
由于石墨烯的稳定和惰性结构，在不损害电气和结构属性的前提下直接在原始石墨烯表面上形成半导体纳米结构一直是一个挑战。
美国麻省理工学院(MIT)研究人员采用了聚合物涂层来改变其性能，在表面覆盖一层氧化锌纳米线，然后覆盖一层光感材料(铅硫化物量子点)，研发出一种基于涂覆一层纳米线的石墨烯薄片的新型太阳能电池。
研究认为，基于石墨烯的电池与基于铟锡氧化物的电池在效率上具有可比性，总的转换效率是4.2%，这比普通硅基电池效率要低，但对专门应用领域仍具竞争力。
这种电池可安装在窗户、屋顶或其他表面，具有成本低、透光性好、可以弯曲、质量轻、机械强度和化学鲁棒性强等优势。
而且，这种电池完全可以在低于175℃下使用，而硅基太阳能电池则需要更高的温度。
相关研究成果发表于《纳米快报》杂志。
透明电极材料研究进展及其应用展望
透明电极材料研究进展及其应用展望透明电极材料指的是在电子设备或太阳电池中用作透明电极的材料。
透明电极材料的发展始于20世纪60年代，最初采用的是氧化锡或氧化铟锡合金等材料。
然而，这些传统材料的导电性和光学透明性存在一定的局限，如导电性差、自发热严重等问题。
近年来，随着新型透明导电材料的发展，透明电极材料的应用领域得到了大幅扩展，如柔性电子器件、智能玻璃、有机光电器件等。
一、新型透明导电材料的研究进展1、氧化物透明导电材料氧化物透明导电材料是目前应用最广泛的透明电极材料之一。
其中，氧化铟锡（ITO）受到了广泛的关注。
然而，ITO材料存在的问题也越来越引起研究者的关注，如昂贵、脆性、对环境敏感等问题。
因此，许多新型透明导电材料正在被研发和应用。
例如，一些金属氧化物如氧化锌（ZnO）、氧化铝（Al2O3）等材料被广泛用于透明电极中。
这些材料的优势在于所使用的原材料成本低、环保等特点。
2、碳基透明导电材料碳基透明导电材料是近年来备受研究者关注的一类新型材料。
碳纳米管是碳基透明导电材料中的佼佼者，因其具有导电性好、透明性高、柔性等特点，被广泛应用于柔性电子器件等领域。
此外，氧化石墨烯（GO）和还原石墨烯（rGO）也是新型透明导电材料。
相较于碳纳米管，氧化石墨烯的制备更加容易，且具有较高的导电性和卓越的透明性。
二、透明电极材料的应用展望1、柔性电子器件柔性电子器件指的是可以弯曲、拉伸或扭曲的电子器件。
在移动电子设备、智能手表、可穿戴电子设备等领域，柔性电子器件具有广阔的应用前景。
透明电极材料的发展使得柔性电子器件的开发变得更加容易和实用。
例如，柔性有机太阳电池、柔性有机场效应晶体管等。
2、智能玻璃智能玻璃是一种通过电学、磁学或电化学工艺改变玻璃透明度的材料，将玻璃变为可透视或半透视。
透明电极材料作为智能玻璃可控制透明度和反射率。
智能玻璃具有较好的光学性能和节能效果，已经广泛应用于建筑、汽车等领域。
3、有机光电器件有机光电器件是一类基于有机半导体材料的电子器件。
湖北省武汉市七一华源中学2024-2025学年初三下学期月考(一)化学试题含解析
湖北省武汉市七一华源中学2024-2025学年初三下学期月考（一）化学试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题包括12个小题，每小题3分，共36分．每小题只有一个选项符合题意）1．对于下列几种化学符号，有关说法正确的是①H ②Fe2+③④P2O5⑤ KClO3A．表示物质组成的化学式有①④⑤B．④中数字“5”表示五氧化二磷中有5个氧原子C．表示阳离子的有②③D．⑤中氯元素的化合价为-12．下列物质长时间暴露在空气中，质量会减少的是A．木炭B．烧碱C．浓硫酸D．浓盐酸3．下列变化属于化学变化的是（）A．洗涤剂去油污B．石油分馏C．苛性钠潮解D．生石灰吸水4．造成酸雨的主要物质是A．一氧化碳和二氧化碳B．二氧化硫和二氧化氮C．甲烷和一氧化碳D．二氧化硫和一氧化碳5．15%的H1O1溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O1．实验室欲利用15%的H1O1溶液制取O1，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是( )A．B． C． D．6．利用所学化学知识判断，完全正确的一组是（）A．A B．B C．C D．D7．物质燃烧的现象描述正确的是A．硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰B．碳在氧气中燃烧发出红光C．镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光D．磷在空气中燃烧产生白色烟雾8．铬酸铅可用作黄色涂料，常用以下方法制取：K2CrO4+Pb（NO3）2=PbCrO4↓+2KNO3，该反应属于A．化合反应B．分解反应C．置换反应D．复分解反应9．某科学兴趣小组为测定Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序设计了四种方案，每种方案设计如下，其中你认为不可行的是（）A．Cu、Ag、FeSO4溶液B．Fe、Ag、CuSO4溶液C．Fe、Cu、稀盐酸、AgNO3溶液D．Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液10．小雨的妈妈买了一条黄金项链，小雨想通过实验探究这条黄金项链是否为锌铜合金制成的仿制品，她不能选用的试剂是A．A1C13溶液B．Cu(NO3)2溶液C．H2SO4溶液D．AgNO3溶液11．中华传统文化博大精深，下列古诗中不涉及化学变化的是（）A．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲B．爆竹声中一岁除，春风送藏入屠苏C．暖暖远人村，依依墟里烟D．梅须逊雪三分白，雪却输梅一段香12．下列实验方案中，合理的是A．除去氮气中混有的氧气，将混合气体通过灼热的铜网B．鉴别硝酸铵溶液和氢氧化钠溶液，取样于试管中，分别加入适量的水，测量温度变化C．鉴别盐酸和氯化钠溶液，取样，分别滴加酚酞溶液进行检验D．除去氯化钠溶液中的少量碳酸钠，取样，加入适量盐酸二、填空题（本题包括4个小题，每小题7分，共28分）13．根据图中提供的信息，请回答下列问题：由A图可知，硅的相对原子质量为；B、C、D、E中属于同种元素的是；B、C元素化学性质相似的原因是相同；C、E两种元素组成化合物的化学式为。
柔性电子常用材料是那些柔性电子那应用在那些行业
柔性电子常用材料是那些柔性电子那应用在那些行业
柔性电子是将无机/有机器件附着于柔性基底上，形成电路的技术。
相对于传统硅电子，柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。
美日韩等国已战略布局柔性电子项目，其在高精尖领域将长期保持高速增长态势，也是我国应该尽量抓住的历史机遇。
柔性电子常用材料
柔性基底
为了满足柔性电子器件的要求，轻薄、透明、柔性和拉伸性好、绝缘耐腐蚀等性质成为了柔性基底的关键指标。
常见的柔性材料有：聚乙烯醇( PV A ) 、聚酯( PET ) 、聚酰亚胺( PI ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( PEN ) 、纸片、纺织材料等。
聚亚酰胺材料具有耐高温、耐低温、耐化性与良好电气特性的优点，是柔性电子基本最具潜力的材料，唯在柔性基材选择上除了耐高温的特性要考虑以外，柔性基板的光穿透率、表面粗糙度与材料成本都是选择须考虑的因素。
聚二甲基硅氧烷（PDMS）也是被广泛认可的柔性材料，它的优势包括方便易得、化学性质稳定、透明和热稳定性好等。
尤其在紫外光下粘附区和非粘附区分明的特性使其表面可以很容易地粘附电子材料。
PET虽然转化温度低，约70~80℃之间，但是PET价格低廉，光穿透性佳，是透明导电膜性价比很高的材料。
金属材料
金属材料一般为金银铜等导体材料，主要用于电极和导线。
对于现代印刷工艺而言，导电材料多选用导电纳米油墨，包括纳米颗粒和纳米线等。
金属的纳米粒子除了具有良好的导。
一文看懂柔性电子常用材料及应用!
柔性电子是将无机/有机器件附着于柔性基底上，形成电路的技术。
相对于传统硅电子，柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。
美日韩等国已战略布局柔性电子项目，其在高精尖领域将长期保持高速增长态势，也是我国应该尽量抓住的历史机遇。
柔性电子常用材料01柔性基底为了满足柔性电子器件的要求，轻薄、透明、柔性和拉伸性好、绝缘耐腐蚀等性质成为了柔性基底的关键指标。
常见的柔性材料有：聚乙烯醇( PVA ) 、聚酯( PET ) 、聚酰亚胺( PI ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( PEN ) 、纸片、纺织材料等。
聚亚酰胺材料具有耐高温、耐低温、耐化性与良好电气特性的优点，是柔性电子基本最具潜力的材料，唯在柔性基材选择上除了耐高温的特性要考虑以外，柔性基板的光穿透率、表面粗糙度与材料成本都是选择须考虑的因素。
聚二甲基硅氧烷（PDMS）也是被广泛认可的柔性材料，它的优势包括方便易得、化学性质稳定、透明和热稳定性好等。
尤其在紫外光下粘附区和非粘附区分明的特性使其表面可以很容易地粘附电子材料。
PET虽然转化温度低，约70~80℃之间，但是PET价格低廉，光穿透性佳，是透明导电膜性价比很高的材料。
02金属材料金属材料一般为金银铜等导体材料，主要用于电极和导线。
对于现代印刷工艺而言，导电材料多选用导电纳米油墨，包括纳米颗粒和纳米线等。
金属的纳米粒子除了具有良好的导电性外，还可以烧结成薄膜或导线。
03有机材料大规模压力传感器阵列对未来可穿戴传感器的发展非常重要。
基于压阻和电容信号机制的压力传感器存在信号串扰，导致了测量的不准确，这个问题成为发展可穿戴传感器最大的挑战之一。
由于晶体管完美的信号转换和放大性能，晶体管的使用为减少信号串扰提供了可能。
因此，在可穿戴传感器和人工智能领域的很多研究都是围绕如何获得大规模柔性压敏晶体管展开的。
传统上用于场效应晶体管研究的p型聚合物材料主要是噻吩类聚合物，其中最为成功的例子便是聚（3-己基噻吩）（P3HT）体系。
柔性透明电极的研究及其在有机太阳能电池中的应用
柔性透明电极的制备方法研究
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积是一种常用的制备柔性透明电极的方法。该方法通过将气体化合物在高温下 裂解，然后在基底上沉积成薄膜，从而制备出柔性透明电极。这种方法具有制备出的电极 具有高导电性、高透光性和良好的机械性能等优点。
溶液法
溶液法是一种通过将导电材料溶解在溶剂中，然后将其涂抹在基底上制备柔性透明电极的 方法。这种方法具有操作简单、成本低等优点，但是制备出的电极性能相对较低。
02
为了提高电极的性能和稳定性，需要对制备工艺进行优化，如
控制薄膜的厚度、密度和粗糙度等。
优化后的柔性透明电极可以提供更好的电学和光学性能，提高
03
有机太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
04
柔性透明电极未来的研究方向及挑战
提高柔性透明电极的性能稳定性
优化材料结构
通过研发新型材料和改进材料结构，提高柔性透明电极的导电 性能和透光性能。
02
柔性透明电极的研究现状及发展趋势
柔性透明电极的材料研究
高导电性材料
柔性透明电极通常需要具有高导电性和良 好的透光性。目前，研究较多的材料包括 石墨烯、金属纳米线、导电聚合物等。这 些材料具有高电导率、良好的透光性和柔 韧性，在柔性透明电极中展现出良好的应 用前景。
VS
高稳定性材料
柔性透明电极需要承受各种环境因素的影 响，因此需要选择具有高稳定性的材料。 目前，研究较多的高稳定性材料包括金属 氧化物（如氧化锌、氧化铟等）、无机盐 （如碘化银、硫化锌等）等。这些材料具 有优异的稳定性和良好的透光性，在柔性 透明电极中具有很好的应用潜力。
物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积是一种通过将导电材料蒸发并在基底上沉积制备柔性透明电极的方法。这种 方法具有制备出的电极性能较高、制备过程环保等优点。
有机太阳能电池技术的发展
有机太阳能电池技术的发展近年来，有机太阳能电池作为一种新型太阳能电池技术，备受关注。
相比于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有柔性、轻薄、透明、低成本等优点，这也为其在应用领域提供了更广泛的想象空间。
那么，有机太阳能电池技术的发展现状如何？未来的应用前景又是怎样的呢？本文将从几个方面进行阐述。
一、有机太阳能电池的概念及分类有机太阳能电池（Organic solar cells，OSC）是光电转换器件的一种。
它是利用有机高分子材料制作出来的太阳能电池，主要由有机半导体材料、电极等组成。
有机太阳能电池根据器件结构的不同，可以分为单层有机太阳能电池、双层有机太阳能电池、有机-无机复合太阳能电池等。
单层有机太阳能电池，顾名思义就是只有一层有机材料组成的，它的构造极为简单，无需复杂的制备工艺，可以通过印刷等简单的工艺制作。
但其效率较低，目前主要用于自供电器件以及建筑玻璃幕墙等需要透明材料的场合。
双层有机太阳能电池相比于单层有机太阳能电池，需要涉及复杂的制备工艺，但它能够充分利用光电效应来提高电池的转换效率，其效率也相对要高一些。
有机-无机复合太阳能电池常采用无机半导体材料与有机半导体材料进行复合制备，该种组合结构的太阳能电池具有更高的效率及稳定性，是未来有机太阳能电池的发展方向。
二、有机太阳能电池的发展历程有机太阳能电池最早的发现可以追溯到20世纪80年代初，但直到90年代到2000年，才出现了真正意义上的高效率有机太阳能电池器件。
其后，随着有机太阳能电池材料的不断升级，有机太阳能电池的效率不断提高，目前已达到了超过15%的高效率。
此外，近年来，灵活、透明、可半透明的有机太阳能电池也逐步成为研究热点。
有机太阳能电池可以灵活地制成不同形状的器件，还可以制成透明材料，应用范围更加广泛。
近期，研究人员还成功实现了可停泊充电的柔性有机太阳能电池。
三、有机太阳能电池的优势相比于传统的硅基太阳能电池，在某些方面，有机太阳能电池具有极大的优势。
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聚酰亚胺集成石墨烯透明电极助力柔性有机太阳能电池
随着柔性电子行业的不断发展，柔性有机太阳能电池由于具有轻质、廉价、易加工等优势以及在柔性可穿戴能源期间方面展现的巨大潜力而受到广泛关注。
然而，目前柔性有机太阳能电池效率较基于刚性基底制备的刚性电池仍有较大差距，主要原因之一是基于塑料基底制备的柔性透明电极在面电阻、透光率、可加工性以及稳定性等方面受到极大限制。
因此，发展具有优异的光学和电学性能、低表面粗糙度以及高机械和热稳定性的透明电极，对促进柔性有机太阳能电池发展尤为关键。
近日，一种聚酰亚胺石墨烯(PI@GR)新型透明电极应用于柔性有机太阳能电池，实现了15.2%的光电转换效率，是迄今为止报道的柔性有机太阳能电池的最高数值。
其中，PI作为石墨烯的载体膜和石墨烯电极的基底，为电极提供了比较高的热稳定性。
层层紧密接触的多层石墨烯组装改善了电极与基材之间的附着力，提高了电极的机械稳定性。
同时，此方法制备的石墨烯电极表面呈现超洁净超光滑的表面特征，其光透过率高达92 %，电阻低至83 Ω/sq，超光滑的电极表面也有利于降低电池界面缺陷，从而助力高效柔性有机太阳能电池的构筑。
图1高导电性PI@GR柔性透明电极制备流程
以聚酰胺酸(PAA)亚胺化法合成的无色聚酰亚胺(cPI)（图1A）因其良好的热稳定性、良好的柔韧性和较高的透光率，在光电器件中作为柔性衬底具有巨大的应用潜力。
因此本工作中采用PI作为柔性基底制备了石墨烯柔性透明电极（PI@GR），其制备过程如图1B所示：作者首先通过CVD法在Cu基底上生长高质量石墨烯，再直接在石墨烯上旋涂PAA经固化后获得无色透明PI，之后刻蚀掉Cu获得单层聚酰亚胺石墨烯薄膜。
如此经过逐层重复组装，获得适用于柔性有机太阳能电池的高导电性PI@GR柔性透明电极。
图2 PI@GR柔性透明电极的光学、电学性质及表面形貌表征
本工作中通过PAA涂层对单个石墨烯薄膜进行逐层叠加，获得多层石墨烯电极，保持了石墨烯在叠加过程中的完整性，从而有利于提高电极性能。
相应的拉曼光谱证实PI@GR的成功制备。
并且光学性能和电学性能测试结果显示，PI@GR透明电极具有良好的透光率以及较低的面电阻。
此外，相较于
以往的塑料基底石墨烯电极（PET/GR和PI/GR）具有典型的PMMA残留特
征（PMMA的绝缘性能会恶化石墨烯电极的电学性能），PI@GR具有超洁净和超光滑的表面特征，有利于提升电极性能以及降低界面接触电阻，从而提高太阳能电池的器件性能。
图3 PI@GR柔性透明电极的机械稳定性及热稳定性
PI@GR柔性透明电极良好的机械稳定性以及热稳定性也为其构建高性能柔性有机太阳能电池提供有力保障。
在PI上直接集成多层石墨烯的方法加强了界面结合，使得PI@GR相比传统的塑料基石墨烯电极具有更优异的机械稳定性。
在进行半径为5毫米、循环次数为10,000次的弯曲试验，其电阻几乎保持不变（图3）。
此外，基于PI耐高温性质， PI@ GR电极具有较高的热稳定性，改善了传统柔性有机太阳能电池制备过程中受高温退火工艺的影响使得电池性能受损的难题。
图4 基于PI@GR透明电极的柔性有机太阳能电池的性能
最后，基于PI@GR柔性透明电极优异的光学和电学性能，以及其突出的机械和热稳定性，将其应用于构建高效柔性有机太阳能电池。
如图4所示，PI@GR基柔性有机太阳能电池性能突出，其光电转换效率高达15.2%，是目前报道的柔性有机太阳能电池中效率最高的，甚至可媲美玻璃/ITO基刚性电池（15.7%）。
【总结】
在这项研究中，成功地开发了具有优异光学及电学性能、良好的机械及热稳定性的PI@GR柔性透明电极，并将其应用于柔性有机太阳能电池，实现了
创记录的15.2%高光电转换效率，有利于推动柔性有机太阳能电池发展。
同
时，这项工作中提出的石墨烯透明电极为构建下一代高性能柔性光电器件提供了巨大的潜力。