应用于能源器件的柔性导电电极
发布时间：2020-12-13 18:51
目前应用最多的电极材料氧化铟锡（ITO）存在质脆,铟元素稀缺,溅射制备成本高,不适用于溶液加工等缺点,限制了其在大面积柔性器件中的应用。所以需要研究价格便宜、新型、可以溶液法制备、机械性能优异的电极材料,以应用于大面积柔性器件。具有高功函,高透光性和良好的成膜性等优点的导电聚合物聚（3,4-乙撑二氧噻吩）:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）常常被用作透明电极材料。但是其缺点是绝缘的PSS导致的较低的导电性、酸性以及吸湿性,这些缺点都会影响器件的性能。碳材料包括碳纳米管和石墨烯（Gra）等,因它们良好的化学稳定性、较高迁移率和优异的机械性质被广泛地进行研究与应用。但对于原始碳材料来说,于应用中最大的难题就是它们在大多数的溶剂中分散性较差,一定程度上限制了其应用。另一种导电材料金属纳米线,由于其本身的高导电性和透光性,常用作替代ITO的电极材料。然而,其较高的粗糙度和节点电阻限制了其进一步的发展。首先,针对PEDOT:PSS低导电性以及碳材料难以分散的问题,以不同的π共轭磺酸,包括十二烷基苯磺酸（DBS）,2-萘磺酸（NAS）,四磺酸苯基苝酰亚胺（PTS）,以及PTS分散的Gra和多壁碳...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ的结构式
?第１章绪论???磺酸基二酰亚胺侧链的聚苯乙烯骨架共轭结构的聚阴离子电解质作为模版来氧??化聚合ＰＥＤＯＴ，［５４］如图１．３所示，其在透光率为９１％时的薄层电阻为２３８Ｑ／ｓｑ，??导电性大于２６０?Ｓ／ｃｍ，成膜后在空气中数月都可以保持稳定。其作为柔性有机光??伏器件的电极时，器件转换效率为１．８％，应用在ＯＬＥＤ中其单位面积光通量为??３９±５ｃｄＡ＇发光效率为２５±５！＾＼＾。除了一些有机聚合物之外，碳材料以其??良好的热电性能和共轭结构也是作为聚合ＰＥＤＯＴ模板的一个很好的选择。Ｓｈｉｎ??等用氯化铁和十二烷基苯磺酸分别作为氧化剂和表面活性剂化学氧化聚合了以??７１共轭的ＣＮＴ为核以ＰＥＤＯＴ为壳的ＣＮＴ／ＰＥＤＯＴ纳米复合物，１５５］其应用于染??料敏化太阳电池电极的器件效率达到了?４．６２％。Ｋｏｖａｆｉ＇ｅｅｋ等使用带苯磺酸的分??子共价功能化的石墨烯作为模板原位聚合ＰＥＤ０Ｔ，?％］较原始材料来说提高了其??导电性和空穴迁移率。Ｓｉｍ等在微波加热条件下，以氧化石墨烯／ＥＤＯＴ作为??反应物，氧化石墨烯作为氧化剂促使了?ＰＥＤＯＴ的聚合并自身还原为石墨烯，得??到的复合材料在１?Ａ?ｇ－１的电流密度下达到的最大比容量为２７０?Ｆ?ｇ－１。所以，原??位聚合的ＰＨＤ０Ｔ复合物材料对比于ＰＨ）０Ｔ：ＰＳＳ具有很大优势，有待深入研宄??并拥有强大的应用潜力。??ＰＥＤＯＴ?ＭＮＳＦ??〇??ｌ０?＾?ｄｕｐｓｊｒｉ??＜?？；■＂＇?ｃ??ｆＳ?持?广?》??ｒ〇??ｒｉ??％和４种??〔泰：Ｊｒ’？??ａｓ〕?ｒｎ??－４－?°?＼??图１．２?ＰＥＤＯＴ：甲基萘磺酸盐甲
?第１章绪论???／?＼??Ｑ?＇〇?〇?Ｐ??ｗ?Ｗ＜?ＰＥＤ０Ｔ??ｏ?ｉ?ｗ?ｉ??ｉ?ｃｆ５?ｈｅ?ｌ??ｃ＝ｓ＝ｏ?ｏ＝ｓ＝ｏ??Ｉ?Ｉ??Ｃ－Ｓ￣＇０?ｏ－ｓ?＝?ｏ??Ｖ?Ｙ??／?＼?ＰＳＴＦＳｆＫ??〇?二?Ｓ．：０?Ｏ－Ｓ－０??Ｉ?ｉ??ＮＨ?ＮＨ??ｏ＝ｓ＝ｏ?ｏ＝ｓ＝ｏ??Ｃｆ３?ｃｆ３??图１．３?ＰＥＤＯＴ：聚阴离子电解质的结构图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＥＤＯＴ：?ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ?ｂａｃｋｂｏｎｅ?ｗｉｔｈ??（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ．??１．４．２碳材料??中空结构的碳纳米管由碳原子组成，由折叠为圆柱形的石墨烯片所形成。目??前，运用电弧放电的技术加工的碳纳米管材料透明电极，其ｒ为９０％，薄层电??阻凡大约为１５０〇叫人石墨稀作为一种新型二维晶格结构的碳材料，由紧密堆??积的ｓｐ２碳原子组成，是迄今为止电子传导率最快又最薄的材料。纯石墨烯拥有??超过９５％的光学透过率、室温条件下２００００?ｃｍ２?Ｖ１?ｓ＇１以上的载流子迁移率和??５０００?Ｗ?ｎｒ１?１Ｃ１的热电导率等优异的性能。??碳材料制备的导电透明薄膜材料的优势如下：（１）宽光谱范围的碳材料导电??薄膜的透光性非常高，适用于用作透明电极的材料。１５８，５９］（２）碳材料中碳原子的??排列结构使得其具有很强的抗酸碱和抗水氧腐蚀能力，其化学稳定性非常强，最??终使器件的稳定性得到充分的提高。（３）通过采用不同的化学或物理的方法使碳??纳米管和石墨烯实现溶液中的高度分散，完善和提升了其溶液加
【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards a bright future: polymer solar cells with power conversion efficiencies over 10%[J]. Zhicheng Hu,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao. Science China(Chemistry). 2017(05)
[2]Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Additives to Optimize Morphology for Polymer Solar Cells[J]. Xun-fan Liao,Jing Wang,Shuang-ying Chen,谌烈,Yi-wang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(04)
本文编号：2915008
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ的结构式
?第１章绪论???磺酸基二酰亚胺侧链的聚苯乙烯骨架共轭结构的聚阴离子电解质作为模版来氧??化聚合ＰＥＤＯＴ，［５４］如图１．３所示，其在透光率为９１％时的薄层电阻为２３８Ｑ／ｓｑ，??导电性大于２６０?Ｓ／ｃｍ，成膜后在空气中数月都可以保持稳定。其作为柔性有机光??伏器件的电极时，器件转换效率为１．８％，应用在ＯＬＥＤ中其单位面积光通量为??３９±５ｃｄＡ＇发光效率为２５±５！＾＼＾。除了一些有机聚合物之外，碳材料以其??良好的热电性能和共轭结构也是作为聚合ＰＥＤＯＴ模板的一个很好的选择。Ｓｈｉｎ??等用氯化铁和十二烷基苯磺酸分别作为氧化剂和表面活性剂化学氧化聚合了以??７１共轭的ＣＮＴ为核以ＰＥＤＯＴ为壳的ＣＮＴ／ＰＥＤＯＴ纳米复合物，１５５］其应用于染??料敏化太阳电池电极的器件效率达到了?４．６２％。Ｋｏｖａｆｉ＇ｅｅｋ等使用带苯磺酸的分??子共价功能化的石墨烯作为模板原位聚合ＰＥＤ０Ｔ，?％］较原始材料来说提高了其??导电性和空穴迁移率。Ｓｉｍ等在微波加热条件下，以氧化石墨烯／ＥＤＯＴ作为??反应物，氧化石墨烯作为氧化剂促使了?ＰＥＤＯＴ的聚合并自身还原为石墨烯，得??到的复合材料在１?Ａ?ｇ－１的电流密度下达到的最大比容量为２７０?Ｆ?ｇ－１。所以，原??位聚合的ＰＨＤ０Ｔ复合物材料对比于ＰＨ）０Ｔ：ＰＳＳ具有很大优势，有待深入研宄??并拥有强大的应用潜力。??ＰＥＤＯＴ?ＭＮＳＦ??〇??ｌ０?＾?ｄｕｐｓｊｒｉ??＜?？；■＂＇?ｃ??ｆＳ?持?广?》??ｒ〇??ｒｉ??％和４种??〔泰：Ｊｒ’？??ａｓ〕?ｒｎ??－４－?°?＼??图１．２?ＰＥＤＯＴ：甲基萘磺酸盐甲
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards a bright future: polymer solar cells with power conversion efficiencies over 10%[J]. Zhicheng Hu,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao. Science China(Chemistry). 2017(05)
[2]Diketopyrrolopyrrole-based Conjugated Polymers as Additives to Optimize Morphology for Polymer Solar Cells[J]. Xun-fan Liao,Jing Wang,Shuang-ying Chen,谌烈,Yi-wang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(04)
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