PEDOTPSS薄膜的掺杂改性及其在有机太阳能电池中的应用

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1、-独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描

2、等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日---万方数据---山东理工大学硕士学位论文摘要摘要目前聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是有机太阳能电池(organicsolarcells,OSC)缓冲层研究的热点，然而其导电率比较低严重影响了OSC的相关性能，这限制了PEDOT:PSS薄膜在OSC中的应用发展。为提高PEDOT:PSS薄膜的导电率，对PEDOT:PSS薄膜进行了掺杂改性；并将其作为缓冲层在OSC中应用。主要内容和结论如下：1.研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)

3、的功能化方法。采用浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸和混酸(V浓硫酸:V浓硝酸=3:1)超声处理方法分别处理了MWCNTs，考察了每种方法对MWCNTs结构性能的影响。此外，还考察了在最佳处理方法中超声时间对MWCNTs结构性能的影响。①四种处理方法中混酸超声处理MWCNTs的效果最好，处理后的MWCNTs可以均匀分散在水中且静置30天没有沉淀产生。②混酸超声处理的最佳超声时间是4小时，此时MWCNTs表面上接枝的极性官能团最多，功能化程度达到最大；此外，在水中形成的悬浮液稳定性最高，经50小时静置悬浮液趋于稳定，100小时后浓度仅下降9.2%。2.研究了PEDOT:PSS薄膜的掺

4、杂改性。采用MWCNTs掺杂/电场处理和电场处理这两种方法对PEDOT:PSS进行了改性。通过正交实验考察了电场强度、电场处理时间、旋涂速度和旋涂时间对MWCNTs掺杂PEDOT:PSS(M-PEDOT:PSS)薄膜导电性能和透光性能的影响。此外，还简单研究了薄膜性能发生变化的机理。①电场强度、电场处理时间、旋涂速度和旋涂时间4个因素中对M-PEDOT:PSS薄膜导电性影响最大的是电场强度，电场强度越大，薄膜的导电性也越高；对M-PEDOT:PSS薄膜透光率影响最大的是旋涂速度，旋涂速度越大，薄膜透光率越高。②最优实验方案下，M-PEDOT:PSS薄膜的导电率达到20.

5、1S/cm，比不使用电场处理的M-PEDOT:PSS薄膜导电率提高将近1个数量级，而结晶性能和透光性能基本没有发生变化。③电场处理能提高PEDOT:PSS薄膜的导电率，在0-300kV/m的范围内，随着电场强度的增加，导电率也随着增加。电场处理可以使薄膜的透光率下降，但下降数值不到3%。④电场处理提高PEDOT:PSS薄膜导电率的机理是：电场处理可以使PEDOT:PSS中的极性分子由原先的杂乱无章变成规则有序排列以致电子在传输过程中的阻挡作用减少。3.研究了M-PEDOT:PSS电场处理薄膜在OSC中的应用。考察了高压电场处理I---万方数据---山东理工大学硕士学位论

6、文摘要M-PEDOT:PSS薄膜对器件光伏性能和稳定性能的影响。①高压电场处理可使有机太阳能电池的开路电压下降0.01V；在0-200kV/m电场强度范围内，器件的短路电流、填充因子和光电转化率可分别提高3%、3.3%和4.3%，这是由于高压电场处理可以降低器件的内部串联电阻。②当电场强度为300kV/m时，器件的短路电流、填充因子和光电转化率有所下降，这是由于电场过强使得M-PEDOT:PSS薄膜的表面粗糙度过大以致阳极ITO与M-PEDOT:PSS之间的接触不充分引起激子传输量减少所致。③经过30天放置于手套箱中(高纯氩气环境，水氧含量均小于1ppm，温度为25℃)

7、，高压电场处理M-PEDOT:PSS对有机太阳能电池的稳定性没有很明显的影响。关键词：多壁碳纳米管；改性；PEDOT:PSS；高压电场；有机太阳能电池II---万方数据---山东理工大学硕士学位论文AbstractAbstractResearchofpoly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)filminorganicsolarcells(OSC)asbufferlayerishotnow.However,itslowconductivityseriou