PEDOT-PSS 材料國產化之空穴傳輸層
PEDOT-PSS 是一種高分子聚合物,通常以水溶液形式存在,并具有導電率高及導電率可調的特性。該導電高分子材料是由 PEDOT 和 PSS 兩種物質構成, 其中 PEDOT 是 EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩單體)的聚合物,PSS 是聚苯乙烯磺酸鹽。通過 PSS 的接入,可極大地提高 PEDOT 的溶解性。目前,PEDOT-PSS 導電高分子已可應用于透明導電電極(OTFT、薄膜/觸控開關等)、防靜電薄膜, 以及空穴傳輸層(有機發光二極管、太陽能電池等)。1987 年,德國拜耳公司掌握了 PEDOT-PSS 單體 EDOT 專利,并開發出了不同導電率的聚合物水溶液。此后30 多年,由于掌握了核心原材料的專利技術,PEDOT-PSS 在不同領域的應用,均被德國Heraeus 和比利時AGFA 壟斷。隨著2007-2008 年的核心專利相繼到期, 生產廠家和研究機構紛紛加入 PEDOT-PSS 的開發之中,截止目前為止,其它廠商只能生產低端防靜電領域的 PEDOT-PSS 材料。
印刷電子材料產業聯盟是一個基于 PEDOT-PSS 導電高分子材料應用開發, 延伸和擴展 PEDOT-PSS 材料應用范圍,滿足新興柔性與印刷電子對材料的迫切需求的自發性組織。本聯盟核心成員由湖南納昇印刷電子科技有限公司(研發中心)、上海純源植物化學有限公司(工程應用中心)和寧波博潤新材料科技有限公司(市場運營中心)組成。經過近十年的技術研發,印刷電子材料產業聯盟推出多款 PEDOT-PSS 墨水材料。本文將對空穴傳輸材料的應用開發作簡單介紹。
表 1 PEDOT-PSS 材料基本性能
項目 |
指標 |
外觀 |
深藍 |
固含量(%) |
1.3-1.7 |
電阻(Ω.cm) |
500-8000 |
粘度(mPas) |
5-15 |
粒徑分布 d50(nm) |
~80 |
粒徑分布 d90(nm) |
~100 |
功函數(eV) |
4.8-5.2 |
應用案例 1:鈣鈦礦太陽能電池
結構:ITO/PEDOT-PSS/MAPbI3/PCBM/Ag
表 2 不同廠商 PEDOT-PSS 應用于鈣鈦礦太陽能電池基本性能
材料名稱 |
VOC (V) |
JSC (mA /cm2) |
FF (%) |
PCE (%) |
備注 |
X 友商 |
0.926 |
23.942 |
60.365 |
12.994 |
|
HTL-S7 |
0.911 |
23.762 |
58.841 |
13.454 |
納昇 |
HTL-S8 |
0.891 |
24.481 |
57.531 |
13.193 |
納昇 |
HTL-S9 |
0.941 |
24.080 |
64.619 |
15.436 |
納昇 |
應用案例 2:有機發光二級管(OLED)
結構:ITO/PEDOT-PSS/發光材料/TPBI/LIq/Al
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PSS
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