導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理

聚合物分子導(dǎo)電應(yīng)具備的必要條件是：分子鏈應(yīng)該是一個大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導(dǎo)電需要自由電子和供電子運(yùn)動的軌道一樣，聚合物的導(dǎo)電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運(yùn)動的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導(dǎo)電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過程提供的。另外，對硅表面通過本征非晶硅層鈍化，這樣既能鈍化硅又能改善電接觸。關(guān)于摻雜后導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理，目前比較成熟的觀點(diǎn).

主鏈具有共軛或大仃結(jié)構(gòu)的聚合物，在理想狀態(tài)下，電子在整個主鏈或共軛鏈段上離域，單體的分子軌道相互作用，g占有軌道形成價帶，D空軌道形在導(dǎo)帶，在不考慮熱運(yùn)動及光躍遷時，價帶層完全充滿電子，導(dǎo)帶層全空，價帶層與導(dǎo)帶層之間存在能隙 ，因此它們的導(dǎo)電性通常很低，摻雜過程相當(dāng)于把價帶中的一些能量較高的電子氧化掉、從而產(chǎn)生空穴(陽離子自由基)，其能量介于價帶層與導(dǎo)帶層之間，由于陽離子自由基以極化周圍介質(zhì)的方式來穩(wěn)定自已，因此也稱為極化子。如果對共軛鏈進(jìn)行重?fù)诫s，則可能在極化分子的基礎(chǔ)上形成雙極化子或雙極子帶，極化子和雙極化子可能過雙鍵遷移沿共軛傳遞，從而使聚合物導(dǎo)電。上述導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理是建立在無機(jī)半導(dǎo)體價帶理論基礎(chǔ)之上的，雖然能夠很好的解釋導(dǎo)電聚合物的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是是否完全真實(shí)反映了導(dǎo)電聚合物的機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。聚合物和玻璃上的防靜電涂層：PEDOT/PSS應(yīng)用于PET或其他基材上，可以提供防靜電和電荷轉(zhuǎn)移的性能。

傳統(tǒng)的硅太陽能由于制備流程復(fù)雜、硬件設(shè)備投資高，使得電池成本高，限制了更大規(guī)模的應(yīng)用。因此，開發(fā)新型低成本太陽能電池具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。選用制備工藝簡單的新型電荷選擇性材料（PEDOT:PSS（聚(3,4-亞乙二氧基s吩)-聚（b乙烯磺酸））與晶硅基片形成非摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，可以避免摻雜所需要的高溫工藝，有望獲得低成本的硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。同時為了減少背電極和硅之間的載流子復(fù)合，在它們之間引入了碳酸銫（Cs2CO3）鈍化層。

但是這類異質(zhì)結(jié)電池存在PEDOT:PSS材料本身空穴遷移率低，PEDOT:PSS/硅接觸面性能差，以及硅/金屬電極接觸電阻高等問題，限制了電池轉(zhuǎn)換效率的提高。針對這一些列問題，蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院彭尚龍團(tuán)隊(duì)采用PEDOT:PSS材料改性、光吸收改善、硅納米陷光結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑、硅表面鈍化和硅/金屬界面接觸電阻降低等策略，實(shí)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)換效率提升和成本降低，取得了一系列研究成果。2004年4月瑞典科學(xué)家FredrikvonKieseritzky等提出一種最x且有效制備EDOT的方法。

通過滾涂法制備了一種摻雜二甲j亞砜(DMSO)和炭黑的改性PEDOT∶PSS新型對電極。固定炭黑的加入量,調(diào)節(jié)PEDOT∶PSS與DMSO的比例,用滾涂法制備了不同的薄膜對電極。通過四探針測試儀、掃描電鏡、太陽電池測試儀,分別測試了薄膜對電極的方塊電阻、表面形貌及其光電性能。結(jié)果表明,當(dāng)PEDOT∶PSS溶液與DM-SO的質(zhì)量比為4.5∶1時,制備的對電極組裝的電池性能最佳,短路電流密度為2.12 mA/cm2,開路電壓為0.64 V;炭黑的加入使電池的光電轉(zhuǎn)化效率從1.02%提高到1.81%。通過超高壓均質(zhì)這樣一個手段，能夠改善樣品性能從而使應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。