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    一種能夠顛覆光伏器件領域的“神奇”薄膜

    時間:2017-10-31

     
    圖片來源:路易斯安那州立大學
    圖片顯示:半導體聚合物的薄膜用表面起始生長法制成,然后會形成一種獨特的分子結構。接下來的過程中,聚合物鏈開始從表面生長,然后折疊成能通過薄膜的纖維束,這些纖維束是約3nm寬的結晶物質。這些相鄰的束緊密的排列在一起,形成一個復雜的分子結構。這種結構可被應用于增強發光器件的性能和增強太陽能電池的性能。
    為了制造出性能更好的太陽能電池,科學家需要全面的設計材料的結構,將分子鏈放置在最需要的地方。最近,科學家們設計出了一種新的方法,從而來實現分子鏈束整齊、緊密的生長,并且該方法尤其適用于半導體聚合物鏈。分子鏈通過自我折疊的方式,其可從生長板延伸到薄膜表面,并與相鄰的束緊密的排列在一起。這種“自下而上”的方法,從構建基塊為開始,然后創建出更大的結構,可被用于制作具有微小圖案的大面積薄膜。這些薄膜具有結構控制性好、組裝均勻、穩定性好等特點。
    這種半導體聚合物薄膜不僅結構獨特,而且穩定性極高。這種薄膜可以用來提高有機發光器件和太陽能電池的效率與壽命。
    使用傳統的“自上而下”分子鏈生長法,通常僅僅實現了對半導體聚合物的分子組織和分子鏈進行適度的控制。而現在,路易斯安那州立大學的科學家領導的一個研究小組,開發出了一種嶄新的“自下而上”分子鏈生長的方法,即:使用一種被稱為聚噻吩的半導體聚合物來制備薄膜。聚噻吩是一種極具應用前景的有機電子材料。通過使用x射線和中子散射對薄膜進行了廣泛的結構研究,人們揭示了這種薄膜獨特的分子結構和形貌。同時這些研究還進一步加深了我們對聚合物的基本了解。
    值得注意的是,聚合物鏈形成密集的橫向結晶域,范圍約為3nm。要想得到這樣一個復雜的中尺度組織,僅通過傳統方法中的,依賴于預合成聚合物的處理方法是不可能實現的。這種獨特的組織形態,將特別適用于那些需要跨膜進行電荷輸送的裝置,例如光伏器件和發光器件等。一般而言,表面引發的聚合反應不僅僅只局限適用于聚噻吩物質,這種表面引發的聚合反應是可以擴展到其它類型的半導體聚合物和共聚物的應用中的。摘自:材料科技在線
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