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基于PEDOT:PSS電極的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池進(jìn)展

有機(jī)太陽(yáng)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。最h的聚合物太陽(yáng)能電池在100mW/cm2的光照下,開路電壓(Voc)為0。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。可印刷﹑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。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)。

針對(duì)PEDOT:PSS薄膜導(dǎo)電性不高和載流子遷移率低等問題，通過將還原氧化石墨烯(rGO)引入到PEDOT:PSS薄膜中，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電性提高和電池材料光吸收增強(qiáng)，并且通過電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，終實(shí)現(xiàn)了電池轉(zhuǎn)換效率30%的提升，使得電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12%。在此研究基礎(chǔ)上，在自抑制效果下實(shí)現(xiàn)了高膜厚無氣孔PEDOT:DBSA-Te量子點(diǎn)復(fù)合薄膜的同步生成。（Xinyu Jiang, Shanglong Peng*,et al.Appl. Sur. Sci., 2017, 407, 398-404.）

?PEDOT:PSSHTL

PEDOT:PSS HTL在器件中主要起著收集和傳輸來自鈣鈦礦光吸收層的空穴的作用[6]。盡管PEDOT:PSS HTL具有透光率優(yōu)異和制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 但是依然存在兩個(gè)關(guān)鍵問題[7, 8, 9, 10, 11]有待進(jìn)一步解決。該研究能很好的與印刷技術(shù)相兼容，從而實(shí)現(xiàn)高效率和晶體取向可調(diào)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的量產(chǎn)。其一, PEDOT:PSS HTL的導(dǎo)電性能相對(duì)較弱, 在其內(nèi)部電荷無法地傳輸, 導(dǎo)致HTL和鈣鈦礦層界面處出現(xiàn)電荷累積, 加大了器件的漏電流[7]; 其二, PEDOT:PSS HTL表面缺少鈣鈦礦形核和生長(zhǎng)的有利位置以及存在鈣鈦礦溶液的潤(rùn)濕性問題, 較難獲得晶粒尺寸大且覆蓋率高的鈣鈦礦層[8, 11]。為此, 研究人員嘗試引入添加劑對(duì)PEDOT:PSS HTL進(jìn)行修飾。目前已有少量的添加劑用于PEDOT:PSS HTL, 如二甲j亞砜(DMSO)[7]、聚氧h乙烯(PEO)[9]、甲磺酸(MSA)[10]和氧化石墨(GO)[11], 這些添加劑解決上述兩個(gè)問題的側(cè)重點(diǎn)有所不同。例如, DMSO主要是提升PEDOT:PSS HTL的導(dǎo)電性能, 其原因在于DMSO能弱化PEDOT分子鏈和PSS分子鏈之間的交互作用, 進(jìn)而促使PEDOT富集相的形成; GO主要是通過改善鈣鈦礦溶液在PEDOT:PSS HTL表面的潤(rùn)濕性, 達(dá)到降低鈣鈦礦非均勻形核能的目的。然而, 目前鮮有同時(shí)將兩種不同功能的添加劑用于修飾PEDOT:PSS HTL的報(bào)道。此外, 超級(jí)電容器和導(dǎo)電薄膜等領(lǐng)域的研究表明, 具有獨(dú)特電學(xué)和機(jī)械性能的碳納米管(CNTs)能改進(jìn)PEDOT:PSS膜的導(dǎo)電性能[12, 13]。同樣值得借鑒的是Zhang等[14]的研究工作, 他們發(fā)現(xiàn)將CNTs摻入鈣鈦礦層能促進(jìn)晶粒的生長(zhǎng)。