掃描探針顯微鏡在有機(jī)太陽能電池研究中的應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)太陽能電池材料來源廣泛、制作成本低廉、能夠?qū)崿F(xiàn)大面積滾筒式印刷、并且能夠制作出柔性、可彎曲的器件，因而成為當(dāng)前國際上的研究熱點(diǎn)。有機(jī)太陽能電池目前存在的光電轉(zhuǎn)換效率偏低和器件穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)是制約著其商業(yè)化的主要問題。有機(jī)光伏電池的效率與構(gòu)成異質(zhì)結(jié)的材料及其微觀結(jié)構(gòu)、有機(jī)光伏電池的穩(wěn)定性及失效機(jī)理與異質(zhì)結(jié)微觀形貌穩(wěn)定性都有著密切的關(guān)系。利用掃描探針顯微鏡(SPM)研究有機(jī)太陽能電池材料及器件的局部微觀形貌與器件宏觀性能、穩(wěn)定性之間的內(nèi)

2、在規(guī)律，合理地指導(dǎo)薄膜的形貌調(diào)控，從而達(dá)到優(yōu)化器件性能的目的是本論文的主要工作。具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)研究了基于P3HT∶PCBM和P3HT∶ICBA體系的聚合物本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能和形貌穩(wěn)定性?？疾炝薖3HT/ICBA比例不同對器件光伏性能的影響。結(jié)果表明:基于P3HT∶ICBA體系的器件的光電轉(zhuǎn)換效率盡管可以達(dá)到5.5％，但是其穩(wěn)定性卻低于基于P3HT∶PCBM體系的器件。利用原子力顯微鏡(AFM)分析了P3HT

3、∶ ICBA體系穩(wěn)定性較低的原因。由于不穩(wěn)定的D-A互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得P3HT∶ICBA薄膜形貌會(huì)隨存儲(chǔ)時(shí)間的增加發(fā)生較大的改變。研究了通過添加PCBM作為第二受體來增強(qiáng)P3HT∶ICBA體系的穩(wěn)定性。當(dāng)加入4wt％ PCBM時(shí)，器件的穩(wěn)定性達(dá)到最佳。根據(jù)TRPL光譜測定了P3HT∶PCBM和P3HT∶ICBA兩種體系的PL衰減壽命分別為33.66ns和35.34ns，表明P3HT∶ICBA體系的激子分離效率低于P3HT∶PCBM體系。<

4、br>　　(2)利用AFM和C-AFM研究了不同時(shí)間紫外-臭氧處理對PEDOT∶PSS薄膜表面形貌及導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)處理時(shí)間為10s時(shí)，薄膜的導(dǎo)電性能最佳。制備的有機(jī)光伏電池器件性能結(jié)果與利用SPM得到的結(jié)果相符。利用AFM和C-AFM研究了不同預(yù)熱溫度對鈣鈦礦薄膜及太陽能電池器件性能的影響。研究結(jié)果表明:預(yù)熱溫度為130℃時(shí)，器件的性能最佳，JSC、VOC、FF和PCE分別為12.96mA/cm2、0.98V、0.51和6

5、.51％。不同襯底預(yù)熱溫度將會(huì)影響CH3NH3PbI3薄膜中晶粒的大小、缺陷和覆蓋率，導(dǎo)致薄膜電導(dǎo)率發(fā)生變化，從而影響到器件的性能。這是由于不同預(yù)熱溫度下PbI2具有不同的形貌，進(jìn)而影響到后續(xù)的進(jìn)一步與CH3NH2反應(yīng)生成CH3NH3PbI3晶體。
　　(3)通過水熱法，在誘導(dǎo)劑和分散劑作用下，利用N2H4還原Cu(NO3)2制備了Cu納米線。采用多次旋涂的方法制備了PEDOT∶PSS/CuNWs/PEDOT∶PSS(PCP)多層