氯化鈉摻雜PEDOT:PSS實現高填充因子鈣鈦礦太陽能電池

近年來， 以CH3NH3PbI3為代表的有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池因其突出的光電性能和高光電轉換效率而受到研究者們越來越多的關注。電容器陰極材料采用PEDOT/PSS薄膜，一方面可以大幅度降低電容器的等效串聯(lián)電ESR，改進容量-頻率、阻抗-頻率特性。其中PEDOT:PSS作為一種傳統(tǒng)的空穴傳輸材料，其具有高透光率、良好的熱穩(wěn)定性以及和鈣鈦礦匹配的級，被廣泛的應用于反式的平面鈣鈦礦太陽能電池結構中。但是，以往的研究很少關注PEDOT:PSS的表面屬性對鈣鈦礦晶體生長和器件性能的影響。

這一方法不僅改善了PEDOT:PSS本身的導電性，同時通過其表面分布的NaCl小晶體改善了上層鈣鈦礦薄膜的質量。通過這種簡單的方式同時提高了填充因子（高達81.9%）和開路電壓，使鈣鈦礦電池的性能從平均的15.1%提升到了17.1%，g達到18.2% 且基本沒有出現遲滯現象。PEDOT/PSS應用主要體現在如下方面：一方面作為透明的導電層沉積在電極活性層表面或是沉積在電極基材表面。通過系統(tǒng)的分析對比闡明了電池性能提升的本質可歸因于兩方面: ① NaCl的摻雜導致了PEDOT和PSS的相分離，從而提高了電導率和空穴提取能力；② 基本一致的NaCl和MAPbCl3晶格參數（不匹配度低于<2%）和 （001）面匹配的氯原子排列使得PEDOT:PSS 表面分布的NaCl作為種子誘導形成了均勻的具有一定（001）取向的鈣鈦礦薄膜。該研究能很好的與印刷技術相兼容，從而實現和晶體取向可調的鈣鈦礦太陽能電池的量產。

利用電化學陽極氧化方法制備了高度有序的TiO_2納米管陣列,采用旋涂方法在納米管表面制作一層聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)∶聚(b乙x磺酸)(PEDOT∶PSS)薄膜構建PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結并研究了其紫外探測性能。通過掃描電子顯微鏡(SEM)對TiO_2納米管和PEDOT∶PSS進行表面微觀形貌表征。實驗發(fā)現,向PEDOT∶PSS中摻入極性溶劑二甲j亞砜(DMSO)明顯提高了薄膜的電導率,摻雜后的電導率最d值達到1。通過測試不同光照強度、不同偏壓下的電壓-電流和電流-時間曲線研究PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結在紫外光(UV)下的光電探測性能。由于TiO_2納米管較高的比表面積和PEDOT∶PSS較高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結具有優(yōu)良的紫外光電探測性能。實驗發(fā)現,在1 V偏壓和光照強度為2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結的光電流可達973. 5μA,響應度為2. 23 A/W,外達736. 5%。實驗結果表明PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結的紫外探測結構性能良好。

PEDOT:PSS的應用領域:太陽能電池

    與傳統(tǒng)無機電池相比，聚合物太陽能電池具有重量輕、成本低、可濕法成膜大面積制造，可做柔性器件等優(yōu)點。筆者在合成EDOT的過程中對該方法進行了一些改進，如引入相轉移催化劑和沸石分子篩，提高了EDOT的產率。PEDOT/PSS應用主要體現在如下方面：一方面作為透明的導電層沉積在電極活性層表面或是沉積在電極基材表面；另一方面作為緩沖層沉積在透明電極和活性層之間。

PEDOT:PSS的應用領域:電致變色材料

    導電高分子的電致變色研究是電致變色領域中的重要研究方向。該法從工業(yè)角度考慮有幾大缺點，比如需要強堿、高溫，存在致a物質(1、2一二xyw)等。PEDOT/PSS水性涂料自身優(yōu)異的可加工性為規(guī)模制造大面積的電致變色器件提供了可能性。這類材料可應用于電致變色智能窗、電致變色顯示器、無眩反射鏡、電色儲存器件、紅外發(fā)s器件、雷達吸波材料等多個領域。

研究者將PEDOT:PSS:CFE透明電極應用于柔性鈣鈦礦太陽能電池中，并與傳統(tǒng)PET/ITO電極進行對比。研究發(fā)現，基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率突破19.0%，更為重要的是其縮短了不同剛性和柔性基底的效率差距（僅1.8%）。但通過用一種水溶性的高分子電解質聚B乙烯磺酸(簡稱為PSS)摻雜解決了它的加工性問題。基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性器件具有良好的穩(wěn)態(tài)輸出功率及多批次、大面積的重現性。為了進一步驗證PEDOT:PSS:CFE的可靠性，研究者制備了25 cm2的柔性模組，其光電轉換達10.9%。此外，這種柔性電極具有很好的普適性，適用于底部和頂部電極?；诖酥苽涞陌胪该髌骷?，其光電轉換效率為12.5%。