自抑制法制备PEDOT厚膜和PEDOT/Te点复合薄膜
有机-无机复合热电材料不仅具有有机材料质轻、高延展性、低成本、易制备等优点，而且可以获得比纯有机材料更加优异的热电性能，近年来持续受到热点关注。然而，传统的采用原位聚合或机械混合法制得的有机/无机复合热电材料，存在着无机纳米颗粒难分散、易氧化、粒径大小难以控制以及无机相添加量过大（通常>25wt%）等问
PEDOT/PSS好不好
自抑制法制备PEDOT厚膜和PEDOT/Te点复合薄膜
有机-无机复合热电材料不仅具有有机材料质轻、高延展性、低成本、易制备等优点，而且可以获得比纯有机材料更加优异的热电性能，近年来持续受到热点关注。然而，传统的采用原位聚合或机械混合法制得的有机/无机复合热电材料，存在着无机纳米颗粒难分散、易氧化、粒径大小难以控制以及无机相添加量过大（通常>25wt%）等问题，削弱了实际的复合效果，极大地阻碍了有机/无机复合热电材料的进展。另外，对硅表面通过本征非晶硅层钝化，这样既能钝化硅又能改善电接触。
近日，科x院上海硅酸盐研究所研究员陈立东、副研究员姚琴的研究团队在聚3,4-乙烯二氧s吩（PEDOT）基有机/无机复合热电材料领域取得新进展。该团队采用新型氧化剂，通过自抑制聚合法，获得了高膜厚无气孔PEDOT:DBSA-Te点复合热电薄膜，相关成果相继发表于NPG Asia Materials,2017,9,405；低压800bar处理三遍取样，高压1000bar处理五遍取样，高压1500bar处理五遍取样3。Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,8037–8042，并获得授权一项。
进一步通过调节氧化剂的比例可以控制Te含量和粒径，x粒径可达到点级（<5nm）。终，通过Te点的声子散射机制，在较低的Te添加量下（2.1~5.8 wt%），实现了泽贝克系数和电导率的同时提升，获得了功率因子超过100 mW/mK2的复合薄膜，比纯的PEDOT:DBSA基体提高了50%以上。该项研究为未来有机-无机复合纳米热电材料制备展示了新的方法和思路。电化学聚合法装置简单、条件易于控制，聚合物膜厚可控、均匀且再现性高，可以通过控制聚合时电流的大小和通电时间来制备比表面积大、厚度和结构可控且多样的薄膜对电极。下一步，该团队将探索更多基于此方法的PEDOT基复合材料的合成以及相关器件的制作。
考虑PEDOT:PSS材料本身的特性和硅表面结构光学管理后，硅与背金属电极界面的接触情况成为了制约电池效率提升的主要因素，硅/金属的直接接触会导致界面处形成肖特基势垒，对电子传输的阻碍作用极大，同时界面处严重的复合造成了载流子的损失。基于此，选用氧化锌作为电子选择性材料，将其用于界面处形成金属-介质-半导体结构，并对氧化锌进行Li掺杂调节其功函数进一步减小或消除界面势垒。另外，对硅表面通过本征非晶硅层钝化，这样既能钝化硅又能改善电接触。PEDOT分散液的粘度实表征镀膜后稳定性的重要参数，粘度可在0。并结合硅金字塔陷光结构，终实现超过15%的电池转换效率。
为了进一步阐明氟离子添加剂在PEDOT:PSS薄膜中的作用机制，研究人员首先对PEDOT:PSS薄膜的构象进行分析。通过原子力显微镜结果可以观测到氟离子的添加促进了PEDOT和PSS二者相分离，从而形成明显的网格状结构。通过掠入射广角X射线散射分析发现，添加剂引入后导电高分子的堆叠和结晶性均显著增强，从而解释了网格状结构的形成。笔者在合成EDOT的过程中对该方法进行了一些改进，如引入相转移催化剂和沸石分子筛，提高了EDOT的产率。至此，氟离子添加剂可以诱导原始PEDOT:PSS的毛线团缠绕结构发生相分离，形成更有利于电荷传输和透光的网格状结构。
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