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，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。研究人员已经把它应用于工业的各个方面，如固体电解电容器，抗静电涂层，通孔线路板电镀等等。

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N***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%，***g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 N***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；采用锥状硅纳米洞结构，并通过调控其孔径和深度，实现PEDOT:PSS对硅很好地包覆和对光的充分利用。② 基本一致的N***和MAPbCl3晶格参数（不匹配度低于lt;2%）和 （001）面匹配的氯原子排列使得PEDOT:PSS 表面分布的N***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，从而实现***率和晶体取向可调的钙钛矿太阳能电池的量产。

研究了十八胺(ODA)及其与硬脂酸(SA)混合单分子膜在导电聚合物聚3,4-乙烯二氧***吩/聚b乙烯磺酸(PEDOT- PSS)胶体亚相上的成膜行为和复合LB膜在室温下的电学性能.结果表明:ODA-SA/PEDOT-PSS复合LB膜具有更好的成膜性能,表面粗糙度小且稳定可控,薄膜具有较好的有序结构;ODA-SA/PEDOT-PSS膜电导率高于ODA/PEDOT- PSS复合LB膜,其电导率呈各向异性,水平电导率(σ_‖)与垂直电导率(σ_⊥)之间相差3～4个数量级,Ⅰ-Ⅴ曲线呈指数关系,为典型的电子隧穿类型.

在这些复合使用的材料中，导电高分子PEDOT/PSS由于具有与绝大多数有机物匹配的功函数，以及良好的导电性和光透过率，且可以采用溶液法/印刷工艺制程。然而PEDOT/PSS的导电性能难以满足OLED等元器件对透明电极的要求，单独作为透明电极使用尚需要长时 间的技术突破。纳米银线与PEDOT/PSS两种材料的复合使用可以将两种导电材料的性质互相取长补短，即在保证电导率的同时，又可以解决能级匹配的问题，同时PEDOT/PSS也可以用于改善纳米银线材料涂布时表面的不均匀性，为未来柔性器件领域大规模量产透明电极提供了一种新型的解决方案。（7）化学生物传感器PEDOT/PSS复合材料作为传感材料具有结构稳定可逆，电化学活性好，生物兼容性好，且能与不同制备方法相结合，与不同材料共聚复合等优点。