摻雜二甲亞砜的PEDOT-PSS薄膜的制備及在有機太陽能電池的應用.pdf

1、近年來，有機太陽能電池取得了很大的進展。聚（3，4-乙撐二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)作為一種新型的導電聚合物，因其在空氣中結構穩(wěn)定和電導率高，引起了研究人員的廣泛關注。近期更有很多報道，通過加引入高沸點極性有機溶劑，如：二甲亞砜、山梨醇、丙三醇等，能夠進一步改善PEDOT:PSS薄膜的導電特性。這種經(jīng)過改良的導電聚合物材料，因具有相當高的電導率，已經(jīng)被廣泛應用于有機電致發(fā)光、有機太陽能電池等有機半導體器件的各個領域。

2、
　　 大量的研究表明加入高沸點極性有機溶劑能提高PEDOT:PSS的電導率，但其物理本質、改性機理目前還缺乏系統(tǒng)的論述。本論文主要針對PEDOT:PSS的摻雜改性進行了一些工作：
　　 首先，通過引入二甲亞砜，采用控制變量法制備摻雜二甲亞砜的PEDOT:PSS薄膜并研究摻雜二甲亞砜對PEDOT:PSS導電性的影響及其本質。實驗結果表明，當摻雜二甲亞砜為4％（體積分數(shù)）時，PEDOT:PSS薄膜的電導率最高，從8.84×

3、10-2S/cm增加到89.69S/cm。同時通過研究紫外-可見吸收光譜、紅外光譜分析、原子力顯微鏡(AFM)圖表明二甲亞砜的加入未改變PEDOT:PSS的分子結構。
　　 接下來分別研究了未改性和改性后的PEDOT:PSS作為陽極緩沖層對有機太陽能電池器件性能的影響。結果表明：用未改性的PEDOT:PSS作陽極緩沖層所制備的電池器件短路電流和開路電壓比沒有陽極緩沖層的器件都有很大提高，短路電流密度(ISC)從1.04mA/cm

4、2提高到9.77 mA/cm2，開路電壓(VOc)從0.03V提高到0.59V，填充因子(FF)由24.7％提高到48.01％，導致能量轉換效率(PCE)從0.0079％提高到2.77％，提高了3個數(shù)量級。而改性后的PEDOT:PSS作為陽極緩沖層與未改性的PEDOT:PSS作陽極緩沖層的器件相比，器件的性能又有明顯的提高。當摻雜4％二甲亞砜的PEDOT:PSS作陽極緩沖層時，器件的短路電流密度(Isc)從9.94mA/cm2提高到14

5、.56mA/cm2。能量轉換效率(PCE)從2.73％提高到3.34％。
　　 最后嘗試用摻雜的PEDOT:PSS作有機太陽能電池的陽極。用PEDOT:PSS作有機太陽能電池的電極有望實現(xiàn)全溶液法制各有機太陽能電池，其制作成本低，制備方法簡單。實驗所制備的電池是反轉有機太陽能電池，器件結構為ITO/Cs2CO3/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS。主要研究了不同溫度的退火對反轉有機太陽能電池器件的影響。得出退火溫度為120℃