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(gè)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(dòng)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(dòng)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。在陽極ITO電極上涂布一層PEDOT/PSS能大大提高了器件的性能：提高發(fā)光效率，降低開路電壓，延長(zhǎng)器件壽命。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(gè)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(jià)帶，D空軌道形在導(dǎo)帶，在不考慮熱運(yùn)動(dòng)及光躍遷時(shí)，價(jià)帶層完全充滿電子，導(dǎo)帶層全空，價(jià)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(jià)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(jià)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(duì)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(jià)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。危險(xiǎn)說明危險(xiǎn)代碼：Xi危險(xiǎn)等級(jí)：R36/38安全等級(jí)：S26-36/37/39。

基于PEDOT:PSS電極的柔性有機(jī)太陽能電池進(jìn)展

有機(jī)太陽能電池（Organic solar cells，OSCs）具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對(duì)卷制造的巨大優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛的關(guān)注。目前，大部分OSC基于剛性玻璃基板，而柔性O(shè)SC是其商業(yè)化應(yīng)用的重要途徑之一?？捎∷ⅸp便攜式和可穿戴式的柔性O(shè)SC產(chǎn)品能搶占傳統(tǒng)硅光伏市場(chǎng)的份額。常見的柔性O(shè)SC由柔性透明電極（Flexible transparent electrode，F(xiàn)TE）﹑活性層和低功函金屬修飾的陰極組成的三明治結(jié)構(gòu)。通過印刷﹑卷對(duì)卷和刮涂等工藝，有望開發(fā)出﹑柔性和低成本的光伏組件。因此，研究者和商業(yè)家應(yīng)共同努力提高光伏器件的性能，并探求OSC產(chǎn)品柔性化和低成本化的解決方案。除了在單體水相聚合時(shí)加入聚by烯磺酸（PSS）制備PEDOT分散體外，許多研究者也開始探索其他方法，如制備PEDOT與其他物質(zhì)的核殼分散體。低溫全溶液加工非常適合印刷﹑卷對(duì)卷和刮涂加工，并且使柔性O(shè)SC產(chǎn)品具有低成本的優(yōu)勢(shì)。

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(jià)值。選用制備工藝簡(jiǎn)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。進(jìn)一步的，上述方案中，所述的鈣鈦礦光敏層為CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI3-xClx、CH3NH3PbBr3、CsPbI3、CsPbI3-xClx、CsPbBr3中的一種。

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(duì)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。而且制備的PEDOT薄膜結(jié)構(gòu)規(guī)整、電導(dǎo)率高，同時(shí)薄膜與電極的粘結(jié)力較強(qiáng)。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:固態(tài)電容器

   PEDOT/PSS突出的高溫穩(wěn)定性使其表面電阻在280℃下仍然穩(wěn)定。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(jìn)容量-頻率、阻抗-頻率特性；改進(jìn)或找到一種新的合成方法以提高EDOT的產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本是當(dāng)前科研工作者的主要任務(wù)。另一方面也使其具有壽命長(zhǎng)、小型化、可靠度高、易于實(shí)現(xiàn)片式化等優(yōu)點(diǎn)。而且PEDOT/PSS其制作過程無副產(chǎn)物，容易控制，且不發(fā)生其他無關(guān)的化學(xué)聚合反應(yīng)，不會(huì)影響產(chǎn)品的性能。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:熱電轉(zhuǎn)換材料

   相對(duì)與無機(jī)材料，PEDOT/PSS具有質(zhì)量輕、彈性好、易加工且資源豐富、電子能帶結(jié)構(gòu)豐富、既有塑料的特性，又有金屬或半導(dǎo)體的電子性質(zhì)、熱導(dǎo)率低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)、穩(wěn)定性和透明性好等優(yōu)勢(shì)。