生活中的分子

氟掺杂氧化锡(FTO)

氟掺杂氧化锡(FTO)与和它一样作为透明导电薄膜非常有名的氧化铟锡(ITO),这两种材料有什么不同?

应用实例

氟掺杂的氧化锡(F-doped Tin Oxide, FTO)是、氧化锡中掺杂了氟元素的材料,主要用于染料敏化太阳能电池及钙钛矿太阳能电池的透明电极。

FTO通常使用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition: CVD)、喷雾热分解法(Spray Pyrolysis Deposition: SPD)等在玻璃上成膜。

作为优点,和ITO同样有高的透明性和电导性的优点。

ITO使用了稀有金属铟,而FTO从稀有金属资源保护的观点来看,则有更高的利用价值

 

ITO和FTO的不同

ITO和FTO的不同如下表总结所示:

ITO FTO
耐热性 基本没有 非常好
导电性能 (比电阻值: Ωcm)[1] 1.8 x 10-4 8.5 x 10-4
透明性(透光率)[1] 96% 87%
表面状态 平滑 细微的凹凸

 

与ITO最大的区别就是耐热性。ITO在300℃以上的温度烧结的话导电性 (比电阻值非常高,作为透明导电薄膜的话,性能会降低,而FTO则完全没有这样的问题。

因此、染料敏化太阳能电池及钙钛矿太阳能电池的电子输送层需要用TiO2烧结多孔质层,其温度高达500℃,因此FTO因其良好的耐热性常被应用。

另外、为增加FTO的电导性能,使用中要保证足够的厚度,这就使得它与ITO相比,透明性能降低。

还有,FTO的表面有细微的凹凸不平,使得光在透过基板时发生散射,透光率降低,为此,还要考虑到将基板的透射光增加的必要的液晶显示及有机发光材料是否合适。

 

结语

FTO作为透明导电薄膜ITO的替代材料备受瞩目。它的优点是不使用稀有金属铟,耐热性较好、但是也还有很多需要改善的地方。还有FTO作为一种柔性材料的不便之处也是它的缺点之一。

FTO及ITO这类导电薄膜材料在未来会有什么样的进展,我们拭目以待吧!

 

参考文献

[1] 川島卓也, 後藤謙次, 小林一治, 「 高性能FTO基板」フジクラ技報, 110, 32-36, 2006

 

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土生土长西安人,本+硕在陕师大,博士在日本冈山大学取得,博后在名古屋大学ITbM研究所伊丹研究室,有机化学研究生涯3+3+3,现职于西安交通大学理学院。擅长金属催化的偶联反应,博后期间开始合成糖化学,还有碳氢键活化研究。喜欢语言,旅游,网络,音乐,当然最最喜欢的还是化学。现为化学空间员工代表,小编兼美术。 自我描述:师范大学子弟,从小就在家门口上学,也没吃过什么苦,没想到学有机化学的这些年,高强度的实验把我锻炼成了不折不挠的女汉子。硕士毕业留学日本一待就快六年,坚持下来很佩服自己,而且也越来越喜欢有机化学了。 身为化学空间的员工代表,想把化学空间做成“化学人儿”的平台,也希望更多学化学,爱化学的人加入我们,用我们的力量让更多人能感受到化学的魅力。

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