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华中科大周印华团队Nature Energy:醇相分散的导电聚合物PEDOT:F制备高效有机太阳能电池发表时间：2022-04-19 15:00作者：知研光电材料 导语：研究人员制备了一种醇相分散的导电聚合物配方PEDOT:F，其由全氟磺酸（PFSA）离子聚合物作为反离子来取代聚合过程中的PSS，作为空穴传输层可以获得高效稳定的有机太阳能电池。华中科大周印华团队Nature Energy:醇相分散的导电聚合物PEDOT:F制备高效有机太阳能电池 更多光电前沿资讯和材料，可关注微信公众号“有机光电前沿”与“知研光电材料”。文中所涉及众多材料知研均有销售，详情请联系客服。 文献直通车请点击左下方链接。如需文献PDF，可直接联系知研客服获取。 1.前言回顾 从底部电极到顶部电极的全印刷或涂层有机太阳能电池（OSCs）有利于实现高效益、高通量和大面积器件。然而，全印刷OSCs的效率和稳定性仍然落后于采用真空沉积金属电极的器件，它们的光电转换效率（PCE）约为10%。这其中，一个关键性的挑战在于新兴的非富勒烯活性层和溶液处理的顶部电极之间缺乏稳定且高性能的可打印空穴传输层（HTL）。一个合格的可打印HTL必须具备空穴传输和收集的能力，同时必须在处理方面与其他层兼容，包括正交性和润湿性。 导电聚合物聚PEDOT:PSS是一种广泛使用的可打印HTL，具有高导电性、光学透明性和易于涂覆的优点，无需对所制膜进行苛刻的后处理。然而，经典的PEDOT:PSS在水中的pH值范围为1.0-2.5，酸性很强，会导致器件出现相关问题。另一方面，PEDOT:PSS多用水处理，所造成的湿度被认为是器件退化的主要原因之一。水分子容易进入界面处，并导致这些界面处电荷提取的退化。除了界面之外，还有报道称水可以渗透到有机半导体薄膜中的纳米空洞中，导致电荷载流子陷阱。然而，PEDOT:PSS只能分散在水中或含有水的混合物中，上述问题就难以避免。  2.文献简介 为了克服PEDOT:PSS的缺点，近日，华中科技大学周印华教授研究团队报道了一种醇相分散的导电聚合物配方，其由全氟磺酸（PFSA）离子聚合物作为反离子来取代聚合过程中的PSS，研究人员将最终产物定义为PEDOT:F。事实上，PFSA离子聚合物已被广泛用于电化学技术中的固体电解质，尤其是作为聚合物电解质燃料电池中的质子交换膜和氯碱工业中的钠离子导体。此外，它们还被用作水性PEDOT分散体中的添加剂或反离子，以增加功函数，从而改善空穴注入或收集。  于是，研究人员利用PFSA可以分散在水或醇中的特殊优势，最终制备出分散在醇相中的PEDOT:F配方，其避免了传统水分散的PEDOT:PSS配方长期存在的缺点。研究人员进一步将PEDOT:F作为HTL运用到OSCs之中，结果显示，PEDOT:F可以非常有效且普遍地从有机活性层（包括富勒烯层和非富勒烯层）中提取空穴，无论是在常规构型还是反向构型中。此外，所使用的PEDOT:F夹层具备完全可打印的非富勒烯OSCs（所有层均通过刮刀或从底部电极到顶部电极的喷涂处理）。基于全打印的小面积（0.041 cm−2）OSCs器件获得了高达15%的PCE，而大面积器件（12.2 cm−2）PCE超过13%。并且，所制备的器件显示出良好的操作稳定性，在最大功率连续光照1330小时下仍能保持初始效率的83%。  3.文献总结 综上，该工作所开发的醇相分散的PEDOT:F配方在加工和稳定性方面优于水性PEDOT:PSS配方，这将进一步拓宽导电聚合物在这些领域的应用以及高通量生产。相关研究成果最新发表于国际顶级能源期刊《Nature Energy》上，题为“An alcohol-dispersed conducting polymer complex for fully printable organic solar cells with improved stability”。 本文关键词：有机太阳能电池，空穴传输层，离子聚合物，PEDOT:F。 4.材料推荐       |
