導電聚合物的導電機理

聚合物分子導電應具備的必要條件是：分子鏈應該是一個大竹共軛體系(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)與金屬導電需要自由電子和供電子運動的軌道一樣，聚合物的導電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運動的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導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，延長器件壽命。關(guān)于摻雜后導電聚合物的導電機理，目前比較成熟的觀點.

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占有軌道形成價帶，D空軌道形在導帶，在不考慮熱運動及光躍遷時，價帶層完全充滿電子，導帶層全空，價帶層與導帶層之間存在能隙 ，因此它們的導電性通常很低，摻雜過程相當于把價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)，其能量介于價帶層與導帶層之間，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。如果對共軛鏈進行重摻雜，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，從而使聚合物導電。上述導電聚合物的導電機理是建立在無機半導體價帶理論基礎(chǔ)之上的，雖然能夠很好的解釋導電聚合物的實驗現(xiàn)象，但是是否完全真實反映了導電聚合物的機理尚待進一步研究。危險說明危險代碼：Xi危險等級：R36/38安全等級：S26-36/37/39。

基于PEDOT:PSS電極的柔性有機太陽能電池進展

有機太陽能電池（Organic solar cells，OSCs）具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對卷制造的巨大優(yōu)勢，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OSC是其商業(yè)化應用的重要途徑之一?？捎∷ⅸp便攜式和可穿戴式的柔性OSC產(chǎn)品能搶占傳統(tǒng)硅光伏市場的份額。常見的柔性OSC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﹑卷對卷和刮涂加工，并且使柔性OSC產(chǎn)品具有低成本的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的硅太陽能由于制備流程復雜、硬件設備投資高，使得電池成本高，限制了更大規(guī)模的應用。因此，開發(fā)新型低成本太陽能電池具有重要的實際應用價值。選用制備工藝簡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。針對這一些列問題，蘭州大學物理科學與技術(shù)學院彭尚龍團隊采用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、電導率高，同時薄膜與電極的粘結(jié)力較強。

PEDOT:PSS的應用領(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，改進容量-頻率、阻抗-頻率特性；改進或找到一種新的合成方法以提高EDOT的產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本是當前科研工作者的主要任務。另一方面也使其具有壽命長、小型化、可靠度高、易于實現(xiàn)片式化等優(yōu)點。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)的化學聚合反應，不會影響產(chǎn)品的性能。

PEDOT:PSS的應用領(lǐng)域:熱電轉(zhuǎn)換材料

   相對與無機材料，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，又有金屬或半導體的電子性質(zhì)、熱導率低1~2個數(shù)量級、穩(wěn)定性和透明性好等優(yōu)勢。