基于P3HT-PCBM的體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池退火工藝的研究.pdf

1、能源危機、氣候問題等使得太陽能這一綠色能源為人們廣泛利用。太陽能電池的研究也隨著新型材料的不斷出現(xiàn)而不斷革新。有機材料因其制作容易，材料來源廣泛，成本低等優(yōu)勢推進了有機太陽能電池在全球的研究。目前有機太陽能電池正逐步提高其能量轉(zhuǎn)換效率，在邁向商業(yè)化、工業(yè)化生產(chǎn)的道路不斷前進。
　　 退火處理作為一種常用的提高有機太陽能電池器件性能的方法，其機理已經(jīng)在實踐研究中不斷探索驗證。但退火處理仍有許多細節(jié)工藝等問題去研究，以獲得更高的能量

2、轉(zhuǎn)換效率和大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。本文主要對基于P3HT:PCBM混合體系體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池退火工藝研究，按照控制變量法做退火對比試驗，系統(tǒng)地對真空干燥箱中階梯型退火和有別于傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)的新型微波退火處理模式進行了研究。
　　 制備了器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/A1的體異質(zhì)結(jié)有機光伏器件。采用后退火的模式，在固定退火時間20分鐘，退火溫度在90℃至210℃內(nèi)選取不同溫度，得出140℃至160℃溫

3、度段內(nèi)，短路電流在9.5mA/cm2以上，能量轉(zhuǎn)換效率高于2.50％，器件性能明顯好于其他溫度；在固定溫度150℃，時間范圍在10min～60min內(nèi)選取不同退火時間，得出在15～30min內(nèi)，短路電流可保持在9mA/cm2以上，能量轉(zhuǎn)換效率高于2.50％，其他退火時間則會出現(xiàn)性能的下降。
　　 結(jié)合退火溫度和時間的研究，實驗對比得出階梯型退火方式的效果。初始140℃加熱5min，轉(zhuǎn)入150℃加熱10min，最后160℃5min

4、處理的退火方式得到的器件性能參數(shù)明顯好于其他對比器件。主要表現(xiàn)在短路電流Jsc的提高，最高可達10.34mA/cm2，這也導(dǎo)致其能量轉(zhuǎn)換效率η達到3.31％，填充因子超過50％，是對比器件中性能最佳的。通過對器件串聯(lián)電阻和外量子效率的測試，解釋階梯型退火器件高性能的原因。
　　 微波加熱的方式完全區(qū)別于其他常規(guī)的熱傳導(dǎo)加熱方式，采用微波振蕩對活性層進行退火處理，這種非接觸性且快速的退火方法，對器件的活性層、電極等部分進行選擇性進

5、行作用。同種器件采用微波退火處理方式耗能僅為普通退火的60％，但性能參數(shù)達到或超過普通熱傳導(dǎo)退火模式?？紤]活性層經(jīng)過微波退火處理后的U-V吸收譜線和表面形貌的SEM圖，得出微波退火主要改善了活性層內(nèi)部網(wǎng)狀通路，聚合物出現(xiàn)纖維狀和結(jié)晶狀況，粗糙度高的表面積變大，有利于激子在界面處的解離，提高載流子遷移率和電荷傳輸。
　　 之前研究對以上退火工藝工作關(guān)注和研究較少，本文系統(tǒng)地做了相關(guān)實驗，為今后有機太陽能電池大面積、規(guī)?；a(chǎn)中退火