高导电PEDOT的气相聚合及其在有机光伏器件中的应用

PEDOT是一种高性能透明导电聚合物，在能源及电子领域有重要应用。气相聚合方法灵活，可获得高导电PEDOT薄膜（电导率达1000 S/cm以上），这使其具备了更佳应用前景的可能。但是气相聚合影响因素多，薄膜结构与性能难以把握，未能发挥高导电PEDOT在应用方面的潜能。.本项目拟研究气相聚合条件对PEDOT薄膜结构的影响，PEDOT薄膜结构与性能之间的关系，及其在OPV器件中的应用。该研究将通过电导率、光谱检测、扫描探针显微镜、掠入射X射线衍射及散射等手段原位观察气相聚合过程中衬底、氧化剂、聚合环境等各种制备条件对于PEDOT薄膜的结构，以及薄膜的导电性、透光性、稳定性等性能的影响，将获得的高质量的导电透光薄膜制备性能优化的柔性OPV器件。本项目将实现气相聚合的可控生长，对于开拓高导电PEDOT薄膜的应用前景有重要意义。

PEDOT 是一种高性能透明导电聚合物，在能源及电子领域有重要应用。气相聚合方法灵活，可获得高导电PEDOT 薄膜（电导率达1000 S/cm 以上），这使其具备了更佳应用前景的可能。但是气相聚合影响因素多，薄膜结构与性能难以把握，未能发挥高导电PEDOT 在应用方面的潜能。.经过3年的研究，该项目负责人与研究团队成功掌握了气相聚合PEDOT薄膜的可控制备，研究了薄膜结构与性能之间的关系并成功将其应用于太阳能电池等器件中。该研究通过搭建可较精确的控制聚合环境温度、气氛等条件的气相聚合反应舱，配合原位研究手段，研究各种气相聚合条件对于薄膜结构的影响，从而实现结构可控的PEDOT薄膜生长，制备出高质量的薄膜。并利用原位掠入射X射线衍射和原位导电原子力显微镜实时观察了薄膜的晶格结构以及电输运性质的变化，以温度为切入点，研究了薄膜结构对于其性能的影响。为了发挥PEDOT在太阳能电池等器件中的应用潜能，该研究探索了PEDOT薄膜的功函数及电导率的调控，并结合气相聚合成膜性能好易包覆的优势，制备出有机/无机杂化的硅/PEDOT的核/壳纳米线阵列结构太阳能电池，使得器件具有高光捕获率、高比结面积及高电荷收集效率，从而显著提高器件的光伏性能。同时，硅/PEDOT的核/壳纳米线阵列还可以用作光电化学水解离的光电极，经过研究表明PEDOT在硅纳米线表面的包覆具有多种功能，包括防止硅纳米线的光腐蚀，收集光生空穴和催化水氧化反应，经气相聚合PEDOT包覆后制备的光电极的光电催化性能和稳定性得到明显的增强。