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發布時間：2020-11-16 11:26
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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。另外，對硅表面通過本征非晶硅層鈍化，這樣既能鈍化硅又能改善電接觸。關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構的聚合物，在理想狀態下，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的方式來穩定自已，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之上的，雖然能夠很好的解釋導電聚合物的實驗現象，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。聚合物和玻璃上的防靜電涂層：PEDOT/PSS應用于PET或其他基材上，可以提供防靜電和電荷轉移的性能。
傳統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，限制了更大規模的應用。因此，開發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結太陽能電池，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結太陽能電池。同時為了減少背電極和硅之間的載流子復合，在它們之間引入了碳酸銫（Cs2CO3）鈍化層。
但是這類異質結電池存在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、硅納米陷光結構的構筑、硅表面鈍化和硅/金屬界面接觸電阻降低等策略，實現電池轉換效率提升和成本降低，取得了一系列研究成果。2004年4月瑞典科學家FredrikvonKieseritzky等提出一種最x且有效制備EDOT的方法。
通過滾涂法制備了一種摻雜二甲j亞砜(DMSO)和炭黑的改性PEDOT∶PSS新型對電極。固定炭黑的加入量,調節PEDOT∶PSS與DMSO的比例,用滾涂法制備了不同的薄膜對電極。通過四探針測試儀、掃描電鏡、太陽電池測試儀,分別測試了薄膜對電極的方塊電阻、表面形貌及其光電性能。結果表明,當PEDOT∶PSS溶液與DM-SO的質量比為4.5∶1時,制備的對電極組裝的電池性能最佳,短路電流密度為2.12 mA/cm2,開路電壓為0.64 V;炭黑的加入使電池的光電轉化效率從1.02%提高到1.81%。通過超高壓均質這樣一個手段，能夠改善樣品性能從而使應用成為現實。
