PEDOT∶PSS薄膜在有机光电子领域的研究进展

PEDOT∶PSS薄膜的导电率高、透光性好、且稳定易加工,在有机光电子领域,特别是在有机太阳能电池和有机发光二极管领域得到了广泛的应用研究。从PEDOT∶PSS薄膜的应用和改性两个方面综述了近10年PEDOT∶PSS薄膜在有机太阳能电池和有机发光二极管领域的研究成果,初步展望了其以后的发展方向。     

有机太阳能电池性能仿真研究

采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)作为有机太阳能电池阳极缓冲层,研究PEDOT∶PSS厚度对有机太阳能电池开路电压、短路电流密度、光电转化效率的影响。研究表明有机太阳能电池性能受PEDOT∶PSS厚度的制约。当PEDOT∶PSS薄膜厚度为20nm时,有机太阳能电池的光电转化效率最低;PEDOT∶PSS薄膜厚度大于20nm时,有机太阳能电池的性能随PEDOT∶PSS薄膜厚度增加而增大。     

有机太阳能电池PEDOT:PSS空穴传输层及其改性的研究进展

有机太阳能电池具有低成本、轻量化、柔性化等优点,是未来对太阳能合理有效利用的最佳方式之一.空穴传输层作为有机太阳能电池的关键组成部分,具有调节OSCs活性层与电极间的能级势垒、提高空穴载流子的收集与传输、OSCs的稳定性与光伏转换效率的作用.聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是目前广泛使用的有机太阳能电池空穴传输层材料,具有可溶液加工、高透光性、能级匹配等突出优点,但同时也存在电导率低、腐蚀电极、水/氧敏感等缺陷.目前针对PEDOT:PSS缺陷的改性方法主要有通过使用有机溶剂或酸处理,减弱PEDOT与PSS间的相互作用,促进PEDOT与PSS相分离提高电导率,以及掺杂高导性材料、离子液体和盐等方式提高PEDOT:PSS的介电常数;引入交联剂等方式提高PEDOT:PSS的疏水性,降低吸水性倾向;PEDOT:PSS显酸性,而在PEDOT:PSS与电极间插入修饰层,可避免PEDOT:PSS与电极直接接触引起电极的腐蚀.本文综述了近年来改善PEDOT:PSS电导率、酸性以及水和空气敏感性的各种方法:掺杂、复合及补充修饰层等后处理方法.目前改性方法虽然可以克服PEDOT:PSS存在的某一缺陷,但不同后处理工艺差别巨大,工艺通用性受到限制.同时,本文还讨论了改性PEDOT:PSS与电池性能之间的关系,阐述了PEDOT:PSS的改性原则;提出在制备阶段调控PEDOT与PSS的相分离的前处理方法且该方法可以改善PEDOT:PSS膜的形貌与均匀性,亦可弥补目前的后处理方法的不足,以及改变PEDOT链的构象,来克服PEDOT:PSS低电导率、水和空气敏感、腐蚀电极等缺陷,促进基于PEDOT:PSS有机太阳能电池大面积生产工艺的产业化.     

Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池研究进展

以有机材料作为空穴传输层的Si/有机杂化太阳能电池由于其器件结构与制备工艺的不断优化,在短期内实现了理论探究与合成应用的快速增长。但有机材料具有的导电性低和复合界面间稳定性差等缺点,严重影响了复合器件的光电转化效率和使用寿命,阻碍了异质结太阳能电池的技术发展与市场应用。在Si/有机杂化太阳能电池领域,聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)是目前为止效果最佳的有机半导体。PEDOT∶PSS具有高导电性和高透过率等特点,使其成为一种理想的有机空穴传输层材料,并在异质结太阳能电池技术发展和工业应用中脱颖而出。利用PEDOT∶PSS的高导电性能可实现空穴的有效传输,其较高的透过性降低了P-N结生成过程中的寄生吸收,并且在制备中免去了传统硅基太阳能电池所需的高温环节,有效地降低了实际生产成本。近五年来,为降低PEDOT∶PSS中绝缘的PSS对电子传输和表面复合性的影响,大量学者进行了掺杂改性和界面设计的研究工作,有效降低了绝缘性PSS带来的影响,充分发挥了PEDOT高透性和高导电率的优势,优化表面陷光性和器件稳定性,实现了光电转化效率从5.09%至17.4%的大幅度跳跃。本文从Si/PEDOT∶PSS异质结太阳能电池的结构与工作原理出发,重点介绍了Si材料和PEDOT∶PSS有机物的表面修饰、PEDOT∶PSS的掺杂改性、界面氧化层改性和对嵌入式微电网电极改造手段及它们对整体器件性能提升的影响等工作,归纳并分析了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的最新研究进展,展望了太阳能电池的技术研发和理论研究,对未来Si/PEDOT∶PSS异质结太阳能电池的实验室技术研发与工业化生产应用具有一定参考意义。     

PEDOT:PSS薄膜性能优化的研究进展EI北大核心CSCD

作为一种电极材料或电极修饰材料,PEDOT：PSS薄膜常用于有机光电器件领域的应用研究。然而,较低的电导率（≤0．8S／cm）与酸性（pH=1.5～2．5）已成为限制PEODT：PSS薄膜在上述领域进一步应用的瓶颈,因此,PEDOT：PSS薄膜性能优化正在成为一个新的研究热点。文中综述了近年来PEDOT：PSS薄膜性能优化研究的新进展,着重论述了有机物掺杂、无机物掺杂、热处理、紫外／臭氧处理、氧等离子体处理以及外加电场等多种方式对PEDOT：PSS薄膜电／光性能的优化效果及相关机理研究。同时,文章对PEDOT：PSS薄膜性能优化研究工作中存在的焦点问题亦进行了客观分析与评价,并探讨了未来研究重点。     

聚3, 4-乙烯二氧噻吩: 聚苯乙烯磺酸盐基柔性复合热电材料研究进展

热电材料可以实现热能与电能的直接转化,是一种安全环保的新型能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的发展,柔性热电材料成为研究人员关注的焦点。传统无机热电材料具有优异的热电性能,但由于自身固有的脆性,限制了在柔性领域的发展。聚3, 4-乙烯二氧噻吩: 聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT: PSS)具有高电导率、低热导率和良好的柔性,在柔性热电领域具有巨大的潜力。当选择合适的无机填料与PEDOT: PSS进行复合,可以得到优异的热电性能和良好的力学性能。本文综述了PEDOT: PSS基纳米复合薄膜的最新进展,并详细介绍了提高PEDOT: PSS基纳米复合薄膜热电性能的有效方法。最后,本文总结了实现高性能PEDOT: PSS基柔性热电材料的途径及面对的挑战。      

反离子聚合聚(3,4-乙烯二氧噻吩)薄膜的热电性能研究进展EI北大核心CSCD

反离子的选择对电化学聚合聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)薄膜的结构和热电性能的影响备受关注,在已报道的聚合物薄膜中,PEDOT:聚(苯乙烯磺酸盐)(PSS)、PEDOT:甲苯磺酸盐(Tos)、PEDOT:高氯酸(ClO_(4))和PEDOT:三氟甲磺酸酯(OTf)等被广泛研究。文中综合分析了不同类型反离子对PEDOT薄膜热电性能的应用研究,重点阐述了PEDOT:PSS和PEDOT:Tos提高热电性能的工艺方法,PEDOT:PSS薄膜具有高电导率、可水处理和热稳定性高等特点,二次掺杂、化学去掺杂和连续处理工艺能有效提高其热电性能,但是PSS有亲水性的限制;而Tos具有疏水性,且PEDOT:Tos薄膜能够有效平衡赛贝克系数和电导率的关系;其它的PEDOT:ClO_(4)和PEDOT:OTf等薄膜对热电性能也起到了一定的促进作用。最后,展望了反离子聚合PEDOT薄膜作为柔性热电器件和可穿戴电子器件的开发和实际应用。对进一步研究新的反离子聚合具有一定的参考价值。     

Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的研究进展

硅有机/无机杂化太阳能电池结合了硅材料载流子迁移率高的优势,以及有机物的材料易合成、光电特性可调的特点,具有制备工艺简单、成本低以及柔性等适合未来应用发展的潜力特征。在介绍硅基杂化太阳能电池的基本结构和工作原理的基础上,从硅基材料的优化、有机导电聚合物PEDOT∶PSS改性、硅与PEDOT∶PSS界面修饰和结构优化,以及杂化太阳能电池的稳定性4个方面概况了近期的研究进展,重点针对Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池结构优化及性能改进方面的最新研究热点,分析了当前硅基杂化电池发展的问题,指出了Si/PEDOT∶PSS杂化太阳能电池的发展方向。     

提高聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸电导率的最新研究进展

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻,近年来热电材料的研究越来越受到人们的关注。聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)被认为是热电性能最好的有机热电材料之一。PEDOT∶PSS具备好的成膜性、高的透明性、优异的电导可控性以及热稳定性。系统地综述了提高PEDOT∶PSS电导率的一些物理、化学方法,探讨了其电导率增强的机理以及介绍了其目前最新的应用情况。预期未来具有高电导率和高透明性的PEDOT∶PSS薄膜材料的研究将得到突破性发展。     

基于PECVD方法制备的透明硅氧烷(SiOxCyHz)阻隔薄膜特性研究

柔性、透明的高阻隔性薄膜在有机太阳能薄膜电池、柔性有机发光二极管、电子纸和真空绝热板等领域都有需求.采用对电极辊结构的等离子体增强化学气相沉积方法,卷对卷的方式在聚酿(PET)基膜上,以硅醚(HMDSO)为单体,氧气(O2)为反应气体,制备了柔性硅氧烷(SiOxCyHz)薄膜.研究了膜厚,氧气/单体比例、压力等参数对透...     

染料敏化太阳能电池中PEDOT/PSS-CuI复合电解质的研究

以实验室自制的无机P型半导体CuI纳米粉体、导电聚合物PEDOT/PSS及乙腈为原料,制备了PEDOT/PSS-CuI复合电解质及纯CuI固体电解质进行对比。通过X射线衍射(XRD)对CuI粉体的晶形进行了分析,用四探针电阻仪测定了电解质薄膜的电阻率,测试了染料敏化太阳能电池的性能。结果表明:当CuI在PEDOT/PSS中添加量为20%时,PEDOT/PSS-CuI复合电解质组装电池的性能最好。且PEDOT/PSS-CuI复合电解质的性能稳定性要优于纯CuI固体电解质。     

日试制观叶植物状有机薄膜太阳能电池模块

日本产业技术综合研究所太阳光发电研究中心、三菱商务和TOKKI宣布,采用有机薄膜太阳能电池试制出了观叶植物式的太阳能电池模块。将具有鲜亮绿色的有机薄膜太阳能电池做成叶片状模块,并进一步制成了观叶植物的形状。     

热处理PEDOT∶PSS对聚合物太阳电池性能的影响

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)∶poly(styrene-sulfonate)(PEDOT∶PSS)的性质对聚合物电池性能有很大影响,热处理不仅能提高其导电性,还能改善其形貌。将旋涂好的PEDOT∶PSS分别在真空条件以及氮气气氛下进行热处理,结果发现与真空下热处理相比,在氮气气氛下热处理的PEDOT∶PSS颗粒连接性较好,电导率较高,透过率也较高,旋涂活性层后薄膜粗糙度也较低。制备的电池与在真空条件下的比较,短路电流提高了约65%,填充因子提高了约22%,使得光电转换效率提高了约147%,达到0.37%。     

原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用

原子层沉积技术(ALD)是一项正处于发展之中、在许多领域具有巨大应用前景的新型材料制备技术,该技术在纳米结构和纳米复合结构的制备方面显示出独特的优势,在新型薄膜太阳能电池领域呈现出巨大的发展潜力和前景。首先概述了ALD技术的工作原理,简要介绍了近几年ALD技术在硅基太阳能电池和铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)中的应用,然后重点综述了原子层沉积纳米功能薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSCs)和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)为代表的新型薄膜太阳能电池中的应用。最后,总结了原子层沉积功能薄膜的特点和优势,展望了ALD在新能源材料与器件领域的应用前景和发展趋势。     

溴掺杂对PEDOT/PSS薄膜性能的影响及机理研究

为改善聚乙撑二氧噻吩∶聚（对苯乙烯磺酸）根阴离子（PEDOT/PSS）薄膜的光学及电学性能,采用共混-旋涂法在石英玻片上制备出溴掺杂的PEDOT/PSS透明导电膜,并就其掺杂导电机理进行了探讨.结果表明：经微量溴掺杂后的PEDOT/PSS薄膜,其透光性能与导电性能均得到提高;质量分数6%溴掺杂条件下,薄膜透光率为95....     

还原氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸柔性透明导电薄膜的制备及表征

采用HI整体还原法将原位聚合法制备出的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合薄膜还原成还原氧化石墨烯/PEDOT∶PSS(RGO/PEDOT∶PSS)复合薄膜。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、四探针测试仪和紫外分光光度仪等手段对所制备材料的性能进行了表征。结果表明:当RGO掺杂量为15%(质量分数)时,RGO/PEDOT∶PSS复合薄膜综合性能最优,其方块电阻为0.25kΩ/□,透光率达到85.2%(λ=550nm),同时具有优良的导电性和柔性。     

PEDOT∶PSS及其纳米复合材料热电性质的研究进展

近年来,随着能源危机的加剧,可以将热能与电能进行直接转换的热电材料得到了广泛的关注。在众多热电材料体系中,有机无机纳米复合热电材料具有独特优势。相比于无机材料,有机材料成本低、质量轻、机械柔韧性好、热导率较低。添加不同类型的添加材料构成纳米复合材料后,额外引入的声子-界面散射能进一步降低热导率,同时有机无机材料能带不匹配引起的载流子筛选效应进一步提升塞贝克(Seebeck)系数。因此,目前大量工作证明有机无机纳米复合热电材料有潜力获得高的热电优值(Figure of merit,ZT),在微型热电制冷器件、柔性可穿戴发电设备、温度传感器等领域均具有光明的应用前景。本文聚焦聚(3, 4-乙烯二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)热电材料及以其为基底构成的纳米复合材料热电性能的研究工作,综述了提升PEDOT∶PSS热电性能的物理方法、化学试剂改性法等。进一步重点讨论了加入不同类型的无机填料的PEDOT∶PSS基纳米复合材料热电性质的研究进展,并揭示了其热电性能提升的内在机制。     

三洋电机首次公开有机薄膜太阳能电池

三洋电机首次公开了该公司有机薄膜太阳能电池的开发情况。此次开发的是在P型半导体中采用DBP（tetraphenyldibenzoperiflanthene）、在n型半导体中采用C60（富勒烯）的有机薄膜太阳能电池。面积为0．033cm^2时,转换效率为3．6％。此前采用低分子有机薄膜的太阳能电池,大多在P型半导体中采用CuPc（铜酞菁）。此次三洋电机采用CuPc,虽然试制出了面积为0．026cm^2的有机薄膜太阳能电池,但转换效率仅有1．4％。     

添加剂DMI对PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜性能的影响

制备ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜,研究了成膜添加剂DMI对ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PCBM/A1的聚合物薄膜性能的影响。结果表明,成膜添加剂DMI使PCPDTBT:PCBM光敏层的吸收峰红移,所制备出的太阳能电池的性能得到大幅度提高。DMI使薄膜中产生纳米尺度的两相分离,增大了给体与受体间的界面接触,提高了光生激子的分离效率,增大了电子的迁移率和电极收集载流子的效率,从而提高了器件的性能。在强度为100 mW·cm^-2的光照下,太阳能电池的填充因子FF为0.38,能量转换效率η为2.64%,开路电压Voc为0.66 V,短路电流密度Jsc为10.42 mA·cm^-2。     

超高气密性透明薄膜

富士胶片开发出了对有机EL显示器和太阳能电池等领域正在研发的柔性电子元件不可缺少的防水蒸气性能高和透明性好的新一代材料“超高气密性透明薄膜”。