氯化钠掺杂PEDOT:PSS实现高填充因子钙钛矿太阳能电池
近年来, 以CH3NH3PbI3为代表的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其突出的光电性能和高光电转换效率而受到研究者们越来越多的关注。其中PEDOT:PSS作为一种传统的空穴传输材料,聚噻吩找哪家,其具有高透光率、良好的热稳定性以及和钙钛矿匹配的级,被广泛的应用于反式的平面钙钛矿太阳能电池结构中。但是,以往的研究很少关注PEDOT:PSS的表面属性对钙钛矿晶体生长和器件性能的影响。
这一方法不仅改善了PEDOT:PSS本身的导电性,同时通过其表面分布的NaCl小晶体改善了上层钙钛矿薄膜的质量。通过这种简单的方式同时提高了填充因子(高达81.9%)和开路电压,使钙钛矿电池的性能从平均的15.1%提升到了17.1%,Zuig达到18.2% 且基本没有出现迟滞现象。作者通过系统的分析对比阐明了电池性能提升的本质可归因于两方面: ① NaCl的掺杂导致了PEDOT和PSS的相分离,从而提高了电导率和空穴提取能力;② 基本一致的NaCl和MAPbCl3晶格参数(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作为种子诱导形成了均匀的具有一定(001)取向的钙钛矿薄膜。该研究能很好的与印刷技术相兼容,吉林聚噻吩,从而实现高效率和晶体取向可调的钙钛矿太阳能电池的量产。
自抑制法制备PEDOT厚膜和PEDOT/Te量子点复合薄膜
有机-无机复合热电材料不仅具有有机材料质轻、高延展性、低成本、易制备等优点,而且可以获得比纯有机材料更加优异的热电性能,近年来持续受到热点关注。然而,传统的采用原位聚合或机械混合法制得的有机/无机复合热电材料,存在着无机纳米颗粒难分散、易氧化、粒径大小难以控制以及无机相添加量过大(通常>25wt%)等问题,削弱了实际的复合效果,极大地阻碍了有机/无机复合热电材料的进展。
近日,中国科x院上海硅酸盐研究所研究员陈立东、副研究员姚琴的研究团队在聚3,4-乙烯二氧s吩(PEDOT)基有机/无机复合热电材料领域取得新进展。该团队采用新型氧化剂,通过自抑制聚合法,获得了高膜厚无气孔PEDOT:DBSA-Te量子点复合热电薄膜,相关成果相继发表于NPG Asia Materials,2017,9,405;Angew.Chem.Int.Ed.2018,聚噻吩公司,57,8037–8042,并获得授权专利一项。
自抑制法制备PEDOT厚膜和PEDOT/Te量子点复合薄膜
研究团队首先通过设计调控导电高分子对阴离子的分子结构来调控对阴离子的位阻,实现了薄膜自抑制法聚合(SIP)新工艺,获得了高性能可应用的PEDOT厚膜材料,使得便捷制备微米级高电导率(>103 S/cm)PEDOT薄膜成为可能。在此研究基础上,在自抑制效果下实现了高膜厚无气孔PEDOT:DBSA-Te量子点复合薄膜的同步生成。通过新型Fe(III)氧化剂的自抑制作用,实现了PEDOT基体对均匀分散Te颗粒的紧密包覆,成功抑制了Te纳米颗粒的氧化。
自抑制法制备PEDOT厚膜和PEDOT/Te量子点复合薄膜
进一步通过调节氧化剂的比例可以控制Te含量和粒径,Zuix粒径可达到量子点级(<5nm)。Zui终,通过Te量子点的高效声子散射机制,在较低的Te添加量下(2.1~5.8 wt%),实现了泽贝克系数和电导率的同时提升,获得了功率因子超过100 mW/mK2的复合薄膜,比纯的PEDOT:DBSA基体提高了50%以上。该项研究为未来有机-无机复合纳米热电材料制备展示了新的方法和思路。下一步,聚噻吩报价,该团队将探索更多基于此方法的PEDOT基复合材料的合成以及相关器件的制作。
利用电化学阳极氧化方法制备了高度有序的TiO_2纳米管阵列,采用旋涂方法在纳米管表面制作一层聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)∶聚(b乙x磺酸)(PEDOT∶PSS)薄膜构建PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结并研究了其紫外探测性能。通过扫描电子显微镜(SEM)对TiO_2纳米管和PEDOT∶PSS进行表面微观形貌表征。通过测试不同光照强度、不同偏压下的电压-电流和电流-时间曲线研究PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结在紫外光(UV)下的光电探测性能。由于TiO_2纳米管较高的比表面积和PEDOT∶PSS较高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结具有优良的紫外光电探测性能。实验发现,在1 V偏压和光照强度为2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的光电流可达973. 5μA,响应度为2. 23 A/W,外量子效率高达736. 5%。实验结果表明PEDOT∶PSS/TiO_2纳米管肖特基结的紫外探测结构性能良好。
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