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  近30年來，聚（3,4-乙撐二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）導(dǎo)電聚合物常作為標(biāo)準(zhǔn)空穴傳輸材料應(yīng)用于有機(jī)光電子器件領(lǐng)域。然而，隨著科技發(fā)展，PEDOT:PSS較弱導(dǎo)電性、較低功函數(shù)和較強(qiáng)酸性等缺陷限制了器件性能的進(jìn)一步攀升。科研工作者常采用二次摻雜法調(diào)控PEDOT:PSS微結(jié)構(gòu)（如：PEDOT醌式構(gòu)型含量、導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)連通性、表面高電離電勢(shì)組分含量）或新型摻雜劑代替PSS功能化PEDOT導(dǎo)電聚合物，以克服上述缺陷。然而，分子量——這一決定PEDOT光電性能的重要參數(shù)卻未被關(guān)注。

圖1 本文PEDOT分子量與有機(jī)光伏器件性能關(guān)系示意圖

圖2 文獻(xiàn)PEDOT分子量與鈣鈦礦光伏器件性能對(duì)比圖

  在本文中，作者通過調(diào)控乳化劑、催化劑用量，制備了五批不同PEDOT分子量的PEDOT:PSS導(dǎo)電聚合物P-UL、P-L、P-M、P-H、P-UH，將其作為空穴傳輸層組裝PBDB-T:ITIC有機(jī)光伏器件（如圖3所示）。研究發(fā)現(xiàn)，隨著分子量的增加，PEDOT摻雜度和薄膜相分離程度逐漸增加，導(dǎo)致空穴傳輸層由近乎絕緣（7.70×10^-7 S cm^-1）向弱電導(dǎo)性（1.14×10^-4 S cm^-1）及高電導(dǎo)性（7.72×10^-4 S cm^-1）轉(zhuǎn)變，器件效率因此實(shí)現(xiàn)~0到1.32%及9.91%的跳躍（如圖3所示）。隨著分子量進(jìn)一步提高，空穴傳輸層電導(dǎo)率提升幅度變小，然而其粗糙度增加引起的載流子復(fù)合效應(yīng)逐漸凸顯，使得載流子收集效率達(dá)到峰值，器件效率達(dá)到飽和10.36%。以上結(jié)果彰顯了PEDOT分子量的重要性，對(duì)導(dǎo)電聚合物的改性研究以及機(jī)光電器件的性能提升研究具有重要指導(dǎo)意義。

圖3 不同PEDOT分子量導(dǎo)電聚合物的制備、光電性質(zhì)、形貌及有機(jī)光伏器件性能譜圖

  該研究成果以”The importance of the molecular weight of PEDOT hole transporting materials for efficient organic solar cells”為題，并作為內(nèi)封底文章發(fā)表于《Journal of Materials Chemistry C》（DOI: 10.1039/D0TC04372A）。論文的第一作者為武漢工程大學(xué)碩士研究生付清瑤，通訊作者為武漢工程大學(xué)汪鋒教授課題組青年教師李昱達(dá)。江漢大學(xué)陽仁強(qiáng)教授課題組在有機(jī)光伏器件制備與測試上提供了重要幫助。

圖4 Insert Back Cover（赤壁之戰(zhàn)、鐵索連環(huán)）

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0TC04372A

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