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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

氧化石墨烯掺杂含量对石墨烯/PEDOT:PSS复合材料电化学性能的影响

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO),利用原位聚合法合成GO/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合材料,并使用碘化氢整体还原法生成还原氧化石墨烯(RGO)/PEDOT∶PSS复合材料,同时考察了GO掺杂量对RGO/PEDOT∶PSS复合材料电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、电化学测试等方法对所制材料进行了表征和性能测试。结果表明:GO与PEDOT∶PSS的质量比为6∶20时合成的RGO/PEDOT∶PSS复合材料具有最佳的电化学性能。     

聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化石墨烯纳米杂化结构薄膜的设计合成与电致变色性能研究

本文成功地将聚(3,4乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒修饰在氧化石墨烯(GO)纳米片表面,获得了PEDOT/GO杂化纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱对杂化结构的形貌、微观结构、振动能级特征和表面化学状态进行了表征和分析。电化学性能与光吸收性能测试表明,与PEDOT薄膜相比PEDOT/GO杂化结构的电致变色性能获得了显著的提高,PEDOT/GO杂化结构在480 nm处的着色态和褪色态之间的对比度由杂化之前的23.4%提高到了杂化后37.6%,着色时间和褪色时间分别由1800 ms和1500 ms缩短为600 ms和700 ms,着色效率则由杂化前的55.8 cm2/C提高至杂化后的83.4 cm2/C。研究表明PEDOT/GO杂化结构在发展新型电致变色材料方面具有很大的潜力,在智能窗、可见光隐身材料等领域有望获得广泛的应用。     

负载银簇的硅基杂化纳米颗粒制备及其SERS性能

本研究发展了一种简便的“原位还原”策略构建负载银簇的硅基杂化纳米颗粒(Ag@SHNPs)。首先利用两亲性嵌段共聚物PS₈₉-b-PAA₁₆自组装行为和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在亲水链段PAA区域的水解缩聚反应形成有机硅胶束杂化纳米结构, 再利用有机硅骨架中丰富的巯基作为还原位点, 原位将银盐转化为银簇, 最终得到负载银簇的硅基杂化纳米颗粒, 并对该杂化纳米颗粒的形貌、结构以及成分组成作了分析。通过测试材料对不同细胞系的毒性验证了其良好的生物相容性。最后以4-巯基苯甲酸(4-MBA)为探针分子, 对硅基杂化颗粒基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行检测。在532 nm波长的激光激发下, 4-MBA标记的硅基杂化纳米颗粒展示出明显的拉曼信号增强特性, 增强因子约为10⁵。因此, 该硅基杂化基底材料在SERS生物成像和高灵敏检测方面具有潜在的应用前景。     

硅/有机杂化太阳电池中PEDOT:PSS改性的研究进展

近年来,硅/PEDO T:PSS杂化太阳电池因其材料成本低廉、制备工艺简单和效率极限高等优点引起了人们的关注和研究.作为空穴选择接触,PEDO T:PSS具备与硅匹配的能带结构,但其电导率低、功函数不理想和成膜质量差等缺点将限制硅/PEDO T:PSS杂化太阳电池的性能.共溶剂、表面活性剂和下转换效应材料等物质的掺杂或后处理可以改善PEDO T:PSS的电导率、成膜质量和光子利用能力等性质.通过上述改性来克服PEDO T:PSS的缺点是提升此类太阳电池性能的一种有效途径.本文介绍了PEDO T:PSS的性质和硅/PEDO T:PSS杂化太阳电池的工作原理,并详细阐述了PEDO T:PSS改性的原理及研究进展,总结了亟待解决的问题并展望了未来的发展趋势.     

PEDOT/PSS的合成及在抗静电涂料中的应用

利用过硫酸铵为氧化剂通过化学氧化法合成了聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)。红外光谱证明了PEDOT/PSS的合成。研究了PSS、过硫酸铵的用量,理论固含量的大小对PEDOT/PSS的导电性能及粒径的影响。发现化学氧化法制备PEDOT/PSS较佳的反应条件:PSS中磺酸基与单体的摩尔比为2∶1;过硫酸铵与单体的摩尔比为1.5∶1;固含量范围为2.8%~4.2%。分析了PEDOT/PSS胶粒形成的机理。并用PEDOT/PSS配制成抗静电涂料,在聚丙烯(PP),聚对苯二甲酸二醇酯(APET),聚苯乙烯(PS)基材上涂布测得表面电阻。表面电阻范围为107Ω~108Ω,具有良好的透明性与附着力。     

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。     

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。     

山梨醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和导电性能的影响

为改善PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能,采用湿法纺丝的方法,通过向PVA/PEDOT∶PSS混合纺丝液中添加山梨醇,制备出经山梨醇掺杂的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。采用红外光谱分析仪(FTIR),高阻计,X射线衍射仪(XRD),显微共聚焦激光拉曼光谱仪,扫描电子显微镜(SEM),电子单纤维强力仪对共混纤维的结构与性能进行测试表征。通过对比分析掺杂前后共混纤维电导率的变化,探究了山梨醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和导电性能的影响。结果表明,山梨醇掺杂可以改善PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能,掺杂质量分数为7%时,共混纤维电导率达到19.1S/cm。XRD结果显示,掺杂未改变PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的结晶性能和聚集态结构;拉曼光谱显示,掺杂使得PEDOT的主要特征峰红移,PEDOT主链发生苯-醌转变;掺杂使得共混纤维的表面逐渐变得光滑;掺杂后,共混纤维的拉伸强度升高,断裂伸长降低。     

高电导率聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸复合物的制备及表征

采用聚苯乙烯磺酸作为电荷平衡掺杂剂,通过氧化3,4-乙烯二氧噻吩聚合制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)。采用红外光谱、X-射线衍射图谱和四探针电导率测试仪分别对其结构和导电性能进行表征。X-射线衍射图谱表明PEDOT∶PSS为半晶态结构。电导率测试结果表明聚合工艺条件对PEDOT∶PSS电导率均有显著的影响,并在最佳工艺条件下制备出电导率高达73S/cm的PEDOT∶PSS。     

纺丝体系温度对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响

将聚乙烯醇(PVA)水溶液与聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚对苯乙烯磺酸根阴离子(PEDOT∶PSS)水分散液共混,在不同的纺丝体系温度下,通过湿法纺丝方法制备出PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。在制备出PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的基础上,探究了纺丝体系温度对共混纤维化学结构、表面形貌、导电性能及拉伸力学性能的影响。借助扫描电子显微镜、红外光谱分析仪、高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维进行测试表征。结果表明:随着纺丝体系温度的升高,制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能逐渐升高,电导率由1.55S/cm增加到2.39S/cm;制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维表面形貌有一定程度改善,纤维表面沟槽数量减少;制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的拉伸强度逐渐升高,断裂伸长逐渐降低。     

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。     

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。      

二元溶剂掺杂的PEDOT/PSS在纸上的导电性研究

目的 提高纸张基底上有机材料的导电性。方法 以有机半导体材料聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT/PSS）为导电材料,以不同纸张（硫酸纸、胶版纸、复印纸和喷墨打印纸）做基底,利用二甲基亚砜（DMSO）、异丙醇（IPA）二元溶剂掺杂PEDOT/PSS溶液,对比分析PEDOT/PSS涂层在纸张上的导电性能,同时探讨多层单一浓度、多层降浓度、多层升浓度涂布对涂层导电性能的影响。结果 在PEDOT/PSS溶液中掺杂单一溶剂DMSO,添加DMSO体积分数为5%时,可以得到最佳的导电性能;通过二元溶剂掺杂优化PEDOT/PSS溶液在纸上的成膜,最佳体积分数为23%;同时在不同浓度配方下,喷墨打印纸的涂层导电性能最好;多层降浓度涂布可以将涂层方阻由13 kΩ/□降为0.255 kΩ/□。结论 利用二元溶剂掺杂能够在很大程度上提高了PEDOT/PSS导电涂层的导电性能;表面致密、平滑及透气性低的纸张是最佳的基底选择;多层降浓度涂布是最佳方式。     

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.     

溶液法制备的NiO薄膜在有机太阳能电池中的应用

随着有机太阳能电池的发展,界面层在提高器件性能方面起着重要的作用,所以对界面层的研究越来越多。主要研究了溶液法制备的NiO薄膜作为阳极界面层在有机太阳能电池中的应用。研究发现,利用乙醇作为溶剂制备的NiO薄膜的表面形貌和结晶性受退火温度影响,通过优化300℃是一个比较合适的退火温度,在此温度下退火得到的NiO薄膜表现出比较好的连续性和结晶性。以此薄膜为阳极界面层制备的器件相比以PEDOT∶PSS为阳极界面层器件表现出了更好的性能。以NiO为界面层的P3HT∶PC61BM器件效率达到了4.27%,FF达到了70%。