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

1、目前聚3,4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT: PSS)是有機太陽能電池(organic solar cells,OSC)緩沖層研究的熱點，然而其導電率比較低嚴重影響了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薄膜的導電率，對PEDOT:PSS薄膜進行了摻雜改性；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間對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。
　?、诨焖岢曁幚淼淖罴殉晻r間是4小時，此時MWCNTs表面上接枝的極性官能團最多，功能化

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

4、理。
　?、匐妶鰪姸?、電場處理時間、旋涂速度和旋涂時間4個因素中對M-PEDOT:PSS薄膜導電性影響最大的是電場強度，電場強度越大，薄膜的導電性也越高；對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)實驗方案下，M-PEDOT:PSS薄膜的導電率達到20.1S/cm，比不使用電場處理的M-PEDOT:PSS薄膜導電率提高將近1個數(shù)量級，而結(jié)晶性能和透光性能基本沒有發(fā)生變化。

5、
　?、垭妶鎏幚砟芴岣逷EDOT:PSS薄膜的導電率，在0-300kV/m的范圍內(nèi)，隨著電場強度的增加，導電率也隨著增加。電場處理可以使薄膜的透光率下降，但下降數(shù)值不到3%。
　?、茈妶鎏幚硖岣逷EDOT:PSS薄膜導電率的機理是：電場處理可以使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電場處理薄膜在OSC中的應(yīng)用?？疾炝烁?/p>

6、壓電場處理M-PEDOT:PSS薄膜對器件光伏性能和穩(wěn)定性能的影響。
　?、俑邏弘妶鎏幚砜墒褂袡C太陽能電池的開路電壓下降0.01V；在0-200kV/m電場強度范圍內(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%，這是由于高壓電場處理可以降低器件的內(nèi)部串聯(lián)電阻。
　?、诋旊妶鰪姸葹?00kV/m時，器件的短路電流、填充因子和光電轉(zhuǎn)化率有所下降，這是由于電場過強使得M-PEDOT:PSS薄膜的表面粗糙