PEDOT-PSS薄膜的摻雜改性及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、目前聚3,4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT: PSS)是有機(jī)太陽能電池(organic solar cells,OSC)緩沖層研究的熱點(diǎn)，然而其導(dǎo)電率比較低嚴(yán)重影響了OSC的相關(guān)性能，這限制了PEDOT:PSS薄膜在OSC中的應(yīng)用發(fā)展。為提高PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率，對(duì)PEDOT:PSS薄膜進(jìn)行了摻雜改性；并將其作為緩沖層在OSC中應(yīng)用。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.研究了多壁碳納米管(MWCNTs)的功能化方法

2、。采用濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸和混酸(V濃硫酸:V濃硝酸=3:1)超聲處理方法分別處理了MWCNTs，考察了每種方法對(duì)MWCNTs結(jié)構(gòu)性能的影響。此外，還考察了在最佳處理方法中超聲時(shí)間對(duì)MWCNTs結(jié)構(gòu)性能的影響。
　?、偎姆N處理方法中混酸超聲處理MWCNTs的效果最好，處理后的MWCNTs可以均勻分散在水中且靜置30天沒有沉淀產(chǎn)生。
　　②混酸超聲處理的最佳超聲時(shí)間是4小時(shí)，此時(shí)MWCNTs表面上接枝的極性官能團(tuán)最多，功能化

3、程度達(dá)到最大；此外，在水中形成的懸浮液穩(wěn)定性最高，經(jīng)50小時(shí)靜置懸浮液趨于穩(wěn)定，100小時(shí)后濃度僅下降9.2％。
　　2.研究了PEDOT:PSS薄膜的摻雜改性。采用MWCNTs摻雜/電場(chǎng)處理和電場(chǎng)處理這兩種方法對(duì)PEDOT:PSS進(jìn)行了改性。通過正交實(shí)驗(yàn)考察了電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)處理時(shí)間、旋涂速度和旋涂時(shí)間對(duì)MWCNTs摻雜PEDOT:PSS(M-PEDOT:PSS)薄膜導(dǎo)電性能和透光性能的影響。此外，還簡(jiǎn)單研究了薄膜性能發(fā)生變化的機(jī)

4、理。
　?、匐妶?chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)處理時(shí)間、旋涂速度和旋涂時(shí)間4個(gè)因素中對(duì)M-PEDOT:PSS薄膜導(dǎo)電性影響最大的是電場(chǎng)強(qiáng)度，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，薄膜的導(dǎo)電性也越高；對(duì)M-PEDOT:PSS薄膜透光率影響最大的是旋涂速度，旋涂速度越大，薄膜透光率越高。
　?、谧顑?yōu)實(shí)驗(yàn)方案下，M-PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率達(dá)到20.1S/cm，比不使用電場(chǎng)處理的M-PEDOT:PSS薄膜導(dǎo)電率提高將近1個(gè)數(shù)量級(jí)，而結(jié)晶性能和透光性能基本沒有發(fā)生變化。

5、
　　③電場(chǎng)處理能提高PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率，在0-300kV/m的范圍內(nèi)，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，導(dǎo)電率也隨著增加。電場(chǎng)處理可以使薄膜的透光率下降，但下降數(shù)值不到3%。
　?、茈妶?chǎng)處理提高PEDOT:PSS薄膜導(dǎo)電率的機(jī)理是：電場(chǎng)處理可以使PEDOT:PSS中的極性分子由原先的雜亂無章變成規(guī)則有序排列以致電子在傳輸過程中的阻擋作用減少。
　　3.研究了M-PEDOT: PSS電場(chǎng)處理薄膜在OSC中的應(yīng)用?？疾炝烁?/p>

6、壓電場(chǎng)處理M-PEDOT:PSS薄膜對(duì)器件光伏性能和穩(wěn)定性能的影響。
　?、俑邏弘妶?chǎng)處理可使有機(jī)太陽能電池的開路電壓下降0.01V；在0-200kV/m電場(chǎng)強(qiáng)度范圍內(nèi)，器件的短路電流、填充因子和光電轉(zhuǎn)化率可分別提高3%、3.3%和4.3%，這是由于高壓電場(chǎng)處理可以降低器件的內(nèi)部串聯(lián)電阻。
　　②當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為300kV/m時(shí)，器件的短路電流、填充因子和光電轉(zhuǎn)化率有所下降，這是由于電場(chǎng)過強(qiáng)使得M-PEDOT:PSS薄膜的表面粗糙