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該RT-PEDOT:PSS楊氏模量約為1 kPa,在50%拉伸條件下能保持其80%導(dǎo)電性。為進(jìn)一步減少RT-PEDOT:PSS凝膠體系與生物器件(模量1~100 kPa)的模量差異,研究團(tuán)隊(duì)引入第二凝膠組分聚酰胺(PAAm)以提升凝膠體系機(jī)械性能;共混改性凝膠體系的模量可實(shí)現(xiàn)1~100 kPa范圍內(nèi)精細(xì)調(diào)控。同時(shí),PAAm凝膠組分的引入未導(dǎo)致改性凝膠體系整體的導(dǎo)電性能的明顯降低。該新型PEDOT:PSS導(dǎo)電凝膠體系的室溫凝膠化特性,使其能夠基于簡(jiǎn)便的注射成型實(shí)現(xiàn)在曲面基底成膜或制備不同形狀凝膠纖維用于生物電子器件構(gòu)筑。
基于PEDOT:PSS電極的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池進(jìn)展
有機(jī)太陽(yáng)能電池(Organic solar cells,OSCs)具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對(duì)卷制造的巨大優(yōu)勢(shì),引起了廣泛的關(guān)注。目前,大部分OSC基于剛性玻璃基板,而柔性O(shè)SC是其商業(yè)化應(yīng)用的重要途徑之一??捎∷ⅸp便攜式和可穿戴式的柔性O(shè)SC產(chǎn)品能搶占傳統(tǒng)硅光伏市場(chǎng)的份額。常見的柔性O(shè)SC由柔性透明電極(Flexible transparent electrode,F(xiàn)TE)﹑活性層和低功函金屬修飾的陰極組成的三明治結(jié)構(gòu)。通過印刷﹑卷對(duì)卷和刮涂等工藝,甘肅導(dǎo)電聚合物,有望開發(fā)出﹑柔性和低成本的光伏組件。因此,研究者和商業(yè)家應(yīng)共同努力提高光伏器件的性能,并探求OSC產(chǎn)品柔性化和低成本化的解決方案。低溫全溶液加工非常適合印刷﹑卷對(duì)卷和刮涂加工,并且使柔性O(shè)SC產(chǎn)品具有低成本的優(yōu)勢(shì)。
PEDOT:PSS HTL在器件中主要起著收集和傳輸來自鈣鈦礦光吸收層的空穴的作用[6]。盡管PEDOT:PSS HTL具有透光率優(yōu)異和制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 但是依然存在兩個(gè)關(guān)鍵問題[7, 8,導(dǎo)電聚合物廠, 9, 10, 11]有待進(jìn)一步解決。其一, PEDOT:PSS HTL的導(dǎo)電性能相對(duì)較弱, 在其內(nèi)部電荷無法地傳輸, 導(dǎo)致HTL和鈣鈦礦層界面處出現(xiàn)電荷累積, 加大了器件的漏電流[7]; 其二, PEDOT:PSS HTL表面缺少鈣鈦礦形核和生長(zhǎng)的有利位置以及存在鈣鈦礦溶液的潤(rùn)濕性問題, 較難獲得晶粒尺寸大且覆蓋率高的鈣鈦礦層[8, 11]。為此, 研究人員嘗試引入添加劑對(duì)PEDOT:PSS HTL進(jìn)行修飾。目前已有少量的添加劑用于PEDOT:PSS HTL, 如二甲j亞砜(DMSO)[7]、聚氧h乙烯(PEO)[9]、甲磺酸(MSA)[10]和氧化石墨(GO)[11],導(dǎo)電聚合物出售, 這些添加劑解決上述兩個(gè)問題的側(cè)重點(diǎn)有所不同。例如, DMSO主要是提升PEDOT:PSS HTL的導(dǎo)電性能, 其原因在于DMSO能弱化PEDOT分子鏈和PSS分子鏈之間的交互作用, 進(jìn)而促使PEDOT富集相的形成; GO主要是通過改善鈣鈦礦溶液在PEDOT:PSS HTL表面的潤(rùn)濕性,導(dǎo)電聚合物廠家, 達(dá)到降低鈣鈦礦非均勻形核能的目的。然而, 目前鮮有同時(shí)將兩種不同功能的添加劑用于修飾PEDOT:PSS HTL的報(bào)道。此外, 超級(jí)電容器和導(dǎo)電薄膜等領(lǐng)域的研究表明, 具有電學(xué)和機(jī)械性能的碳納米管(CNTs)能改進(jìn)PEDOT:PSS膜的導(dǎo)電性能[12, 13]。同樣值得借鑒的是Zhang等[14]的研究工作, 他們發(fā)現(xiàn)將CNTs摻入鈣鈦礦層能促進(jìn)晶粒的生長(zhǎng)。
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