印刷和柔性電子應用的廣泛材料進行了全面研究

2020-12-03 電子發燒友

印刷和柔性電子應用的廣泛材料進行了全面研究

MEMS 發表於 2020-12-02 10:34:48

據麥姆斯諮詢介紹，英國知名研究公司IDTechEx在這份最新的報告中對印刷和柔性電子應用的廣泛材料進行了全面研究。從有機半導體到量子點，從碳納米管到導電粘合劑等創新材料，是實現眾多印刷和柔性電子器件的關鍵基礎。IDTechEx通過對該領域主要廠商的深入分析，剖析了各種材料的商業應用前景及挑戰，並按材料類型和應用提供了詳盡的10年期市場預測。

自2002年以來，IDTechEx一直在研究新興的印刷電子市場。因此，IDTechEx在印刷和柔性電子產業擁有無可比擬的關係網絡，使其能夠及時了解並跟蹤相關技術和市場的發展。IDTechEx對印刷和柔性電子材料領域的重要廠商和聯繫人進行了深入訪談，並以IDTechEx舉辦的「印刷電子材料」大師班和研討會為基礎，獲取了本報告研究所需要的重要一手信息。

這些功能材料顯然是所有新興技術價值鏈的基本組成部分，印刷和柔性電子產品尤其如此，因為，需要功能材料將電子/半導體功能，與柔性、可溶液加工性以及穩定性結合起來直接製造印刷和柔性電子器件。這帶來了重大的技術挑戰，同時也推動了老牌廠商和初創企業在材料開發領域的廣泛創新。

本報告涵蓋了印刷和柔性電子領域的廣泛材料及其應用，具體包括：
■ 有機發光二極體（OLED）
■ 有機光伏材料（OPV）
■ 有機光電探測材料（OPD）
■ 有機薄膜電晶體材料（OTFT）
■ 碳納米管（CNT）
■ 半導體鈣鈦礦
■ 量子點（QD）
■ 功能性無機油墨
■ 組件連接材料，包括各向同性/各向異性導電粘合劑和低溫焊料
■ 導電油墨，包括可拉伸/熱成型、納米顆粒、無顆粒和銅油墨

參考報告：《印刷和柔性傳感器技術及市場-2020版》

IDTechEx在報告中預測，2031年印刷和柔性電子應用的材料市場規模將增長至69億美元。

本報告全面概述了與印刷和柔性電子相關的所有可加工材料，並重點介紹了最有前景的新興技術。IDTechEx確定了印刷和柔性電子材料領域的主導技術和市場現狀，並為每種材料類別和主要廠商提供了SWOT分析，以及對技術和商業成熟度的評估。
 

印刷和柔性電子應用的一系列材料的技術成熟度評估

有機發光二極體（OLED）材料

OLED是印刷和柔性電子產品以及有機半導體領域取得巨大商業成功的典範，目前OLED顯示相關的市場規模達到了300億美元。然而，技術從來不會停滯不前，在發射材料和主體材料方面一直在不斷創新。值得注意的趨勢是向熱激活延遲螢光（TADF）材料的過渡，尤其是與螢光發射體配對的TADF分子，以及對更高顏色純度的不斷追求。隨著發射層和分子結構變得越來越複雜，我們也注意到在材料開發周期的實驗研究中，正越來越多的應用材料信息學。

參考報告：《材料信息學-2020版》

有機光伏材料

作為有機半導體最初的目標應用之一，有機光伏（OPV）一直難以與成本不斷下降的矽太陽能電池板競爭，最近的研究主要轉向薄膜鈣鈦礦光伏。不過，最近從富勒烯衍生物到非富勒烯受體的轉變，提高了有機光伏材料的效率和穩定性。結合有機光伏材料眾所周知的可調吸收光譜、重量輕和卷對卷製造兼容性，加速了其在半透明、室內和建築一體化光伏等利基領域的應用。

有機光電探測材料

有機光電探測器是一種新興的有前途的技術，因為它們既能實現大尺寸探測器，又能在大於矽材料的波長下進行光探測。就結構而言，OPD與OPV器件非常相似，但優化了光譜範圍和探測能力，而不是功率轉換效率。一種有希望的方案是混合OPD-on-CMOS探測器，在矽讀出電路上使用OPD層，將光譜靈敏度擴展到短波紅外（SWIR）區域。由於長波長光受灰塵和霧散射影響較小，因此，這種性能對於駕駛輔助/自動駕駛車輛的機器視覺非常有前景。

有機薄膜電晶體材料

一直以來，採用有機半導體材料印刷集成電路的前景，推動了這些材料的廣泛研究。然而，經過多年的商業化嘗試，事實證明它還是很難與矽材料競爭，最終只能將矽集成電路與柔性和印刷電子結合使用，即柔性混合電子。不過，由於OTFT材料的製造更簡單，因此仍然可以作為有源矩陣曲面/柔性/可摺疊顯示器的電晶體背板。事實上，儘管市場可能有限，但我們相信OTFT背板可以應用於柔性電泳電子閱讀器。

量子點

另一種快速發展的可溶液加工半導體是量子點（QD）技術。就印刷電子應用而言，量子點目前被用於色彩轉換/增強複合光轉換膜，以拓寬LCD顯示器的色域。這在商業上是有利可圖的，因為LCD顯示器製造商熱衷於尋求差異化的產品。此外，量子點還可以用來感測短波紅外光譜範圍內的光子，現在市場上已經可以買到混合QD-on-CMOS相機。

參考報告：《量子點材料和技術-2019版》

鈣鈦礦材料

有機/無機鈣鈦礦可以說是過去十年中最重要的材料科學發現之一，已證明能夠快速提高光伏效率，Oxford PV開發的多結矽/鈣鈦礦串聯電池已接近商業化。雖然鈣鈦礦活性層通常是原位合成的，但這需要非常高純度的前驅體，而設計需要多種特殊材料來製作電荷傳輸層。儘管長期穩定性仍尚存疑問，但鈣鈦礦可能很快被用於LED、圖像傳感器以及光伏應用，使其成為一種值得密切關注的技術。

碳納米管

碳納米管（CNT）已經有幾十年的歷史了，但是其真正的商業增長才剛剛開始。碳納米管的用途非常廣泛，它們可以被合成為絕緣、半導體或導體，並且可以大批量生產，以規模利用它們的強度和導熱性。關於印刷電子應用，透明導電薄膜是其中很有前途的應用。這涉及將碳納米管與銀納米線相結合，除了其他優點，由於所需要的銀納米線數量少，它還能夠在提供相同透明度的同時提高導電性。此外，碳納米管還越來越多地應用於印刷傳感器，用於測量溫度、溼度甚至氣體等參數。

參考報告：《碳納米管（CNT）市場、技術及廠商-2020版》

導電油墨

導電油墨是印刷電子產品中最發達的市場之一，絲網印刷的銀漿被用來製作太陽能電池板上的導電觸指。然而，隨著無顆粒、可拉伸和銅金屬油墨的出現，該領域仍存在廣闊的空間和大量的創新，例如電子織物和模內電子（IME）等。隨著柔性混合電子新興製造方法的興起，將為IME帶來大幅增長空間。

參考報告：

《電子織物和智能服飾技術及市場趨勢-2020版》
《柔性混合電子（FHE）：應用、挑戰及創新趨勢-2020版》

可溶液加工無機材料

無機材料懸浮液是一類新興的印刷電子應用材料。無機納米晶體、結構化金屬氧化物甚至功能性LED都可以從溶液沉積，使印刷成為一種有效的製造方法，用於照明、溫度傳感器甚至存儲器等各種應用。隨著材料技術的發展，印刷等增材製造方法可能會在越來越多的領域得到應用，尤其是需要高混合比、小批量生產的情況。

2021~2031年市場預測

本報告詳細的市場預測涵蓋了上述每一種材料，並在相關細分領域進行了更深入的子分類分析，報告分別按營收和銷量（以千克為單位）提供了2021~2031年的十年期市場預測。
 

按營收對本報告涵蓋的印刷和柔性電子材料提供了十年期市場預測

本報告對這個多樣化且不斷增長的市場提供了權威評估。印刷和柔性電子材料市場正由專業功能性材料推動。本報告重點關注了該領域的材料需求、進展和機遇。IDTechEx通過技術分析、關鍵廠商和人物訪談，為讀者提供了關於印刷和柔性電子材料市場的客觀觀點、對比分析和廠商評估。

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