溶劑揮發(fā)退火對聚噻吩與富勒烯太陽能電池的性能影響.pdf

1、有機(jī)太陽能電池由于其重量輕、透明度高、能大面積成膜、易制備成柔性器件等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有極大潛力的光伏器件，也是如今綠色能源領(lǐng)域的主要研究方向之一。但是，目前有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用尚有一定的距離。本文以提高有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為主要目的，研究了不同的極性溶劑揮發(fā)退火對聚噻吩與富勒烯太陽能電池光活性層的影響。同時(shí)，研究了鹽酸溶劑揮發(fā)退火對噴涂制備的電極邊界形貌的影響，為未來全濕法制備大面積的有機(jī)太陽能電池做

2、了鋪墊。本論文的主要工作分為以下三個(gè)部分：
　　1、優(yōu)化了光活性層的成膜工藝。本文中選取旋涂工藝來制備有機(jī)太陽能電池的光活性層，研究了旋涂時(shí)間和轉(zhuǎn)速對光活性層成膜特性的影響。隨著旋涂時(shí)間的增加，器件的光電轉(zhuǎn)換效率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，旋涂轉(zhuǎn)速對器件性能的影響與之類似。結(jié)果表明，在旋涂時(shí)間為60 s、旋涂轉(zhuǎn)速為1000 rpm時(shí)，器件的光電轉(zhuǎn)換效率最高，達(dá)到了6.55％。
　　2、系統(tǒng)地研究了極性溶劑揮發(fā)退火對基于 ITO

3、/ZnO/PTB7:PC71BM/MoO3/Ag結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池性能的影響，極性溶劑包括甲醇、乙醇、二甲亞砜、丙酮、異丙醇。通過分析器件性能和光活性層形貌的變化，結(jié)果表明極性溶劑的溶解度參數(shù)和粘度，在對混合光活性層的形貌控制上起著重要的作用。特別是使用高溶解度參數(shù)和低粘度的甲醇溶劑進(jìn)行溶劑揮發(fā)退火處理后，器件的光電轉(zhuǎn)換效率從處理前的6.55%提高到處理后的8.13%。我們通過使用原子力顯微鏡測量極性溶劑揮發(fā)退火前后光活性層的表面形貌

4、變化，以及采用空間電荷限制電流理論來模擬仿真溶劑揮發(fā)退火前后電荷的遷移率變化，闡明了極性溶劑揮發(fā)退火的作用機(jī)理。
　　3、采用鹽酸溶劑揮發(fā)退火工藝對噴涂法制備的電極進(jìn)行表面處理，研究了其對電極邊界形貌的影響及其作用機(jī)理。結(jié)果表明，通過控制鹽酸溶劑揮發(fā)退火的參數(shù)能顯著改善電極的表面形貌，消除了噴涂過程中造成的邊界衍射效應(yīng)。經(jīng)鹽酸溶劑揮發(fā)退火處理后，電極的邊界寬度從4.91μm明顯地減小至1.14μm。同時(shí)，通過采用金相顯微鏡與掃描隧