近年來，世界各地的工程師一直在努力開發(fā)更可持續(xù)的技術(shù)來生產(chǎn)電能。這些解決方案中最有前途的一種是有機(jī)太陽能電池。有機(jī)太陽能電池應(yīng)該既高效又穩(wěn)定，以確保它們能夠長期可靠地運行。理想情況下，它們也可以使用打印技術(shù)進(jìn)行打印，因為這將簡化它們的大規(guī)模制造。

空穴傳輸材料(HTM)是完全可印刷的有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵組成部分。一種被認(rèn)為有希望開發(fā)可印刷有機(jī)太陽能電池的HTM是聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)，這是一種經(jīng)典的導(dǎo)電聚合物復(fù)合物，通常用于制造可印刷設(shè)備。盡管有其優(yōu)點，但PEDOT:PSS通常會分散在水中并表現(xiàn)出強酸性，這會對PEDOT:SS基太陽能電池的效率和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

華中科技大學(xué)和弗里德里希-亞歷山大-埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)電子與能源技術(shù)材料研究所(i-MEET)的研究人員最近推出了一種類似于PEDOT:PSS的新型醇分散導(dǎo)電聚合物復(fù)合物，克服了聚合物絡(luò)合物的一些缺點。這種名為PEDOT:F的聚合物復(fù)合物是在NatureEnergy上發(fā)表的一篇論文中介紹的。

“該小組自2013年成立以來一直致力于PEDOT:PSS的導(dǎo)電聚合物。PEDOT:PSS具有酸性強、潤濕性和吸濕性差的缺點。這些缺點會降低器件的效率和穩(wěn)定性，”其中之一周銀華說。進(jìn)行這項研究的研究人員告訴TechXplore。

Zhou和他的同事最近工作的主要目標(biāo)是克服PEDOT:PSS的局限性，使其能夠用于開發(fā)高效、穩(wěn)定和可印刷的有機(jī)太陽能電池。為此，他們創(chuàng)造了一種新的聚合物復(fù)合物配方，可以分散在水和醇中。

“PEDOT:PSS是在1990年代發(fā)明的，從2000年到今天，研究人員一直在抱怨它的缺點，但沒有引入可行的解決方案，”周說。“這項工作中報道的酒精分散制劑的新配方克服了這些缺點。”

研究人員推出的新型聚合物復(fù)合物PEDOT:F具有全氟硫酸離聚物作為抗衡離子。與PEDOT:PSS中所含的那些相比，這些離聚物可以分散在水和酒精中。

“PEDOT:F的新配方是酒精分散的，它克服了傳統(tǒng)PEDOT:PSS的這些缺點，”周解釋說。“PEDOT:F有助于提高器件的效率和穩(wěn)定性。它還為制造具有新架構(gòu)的光電器件提供了機(jī)會。”

該研究小組推出的新型醇分散聚合物復(fù)合物具有優(yōu)異的潤濕性和低酸度。因此，它有助于克服水分散PEDOT:PSS的缺點。

使用他們的新配方，周和他的同事創(chuàng)造了可以從底部到頂部電極完整印刷的有機(jī)光伏。這些器件在最大功率點跟蹤總共1,330小時的連續(xù)照明下表現(xiàn)出15%的功率轉(zhuǎn)換效率，并顯著保持了83%的初始效率。

“在我們接下來的研究中，我們計劃設(shè)計新的PEDOT:F配方，”周補充道。“我們還計劃使用PEDOT:F來制造新的大面積靈活設(shè)備。”

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