基于P3HT和PCBM有機(jī)太陽(yáng)能電池的制作工藝和衰減性能的研究.pdf

1、有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池和傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池相比有其顯著的優(yōu)點(diǎn)，如材料來(lái)源廣
　　泛，重量輕，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，能大面積的生產(chǎn)等。具有巨大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，成為近年來(lái)在太陽(yáng)能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　本論文主要圍繞以3-己基噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)作為有機(jī)活性層的給體和受體材料。詳細(xì)研究了未封裝的有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能隨時(shí)間衰減的規(guī)律，并初步研究了不同的退火溫度對(duì)活性層和有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響。在原來(lái)的基礎(chǔ)上，改善有

2、機(jī)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可以提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能。
　　首先，作者研究了透明電極銦錫氧化物(ITO)的刻蝕。研究發(fā)現(xiàn)，ITO薄膜在刻蝕的過(guò)程中受到多種因素的影響，如ITO基板的清洗，光刻膠的旋涂條件，預(yù)烘烤的溫度和時(shí)間，曝光和顯影的時(shí)間的長(zhǎng)短，以及在濕法刻蝕中采用的不同條件等因素的影響。研究發(fā)現(xiàn)，清洗的ITO基板能提高光刻膠的附著度。旋涂?jī)x轉(zhuǎn)速設(shè)置為2000pm/s時(shí)，烘烤溫度80℃，時(shí)間為20分鐘，以及曝光時(shí)間和顯影時(shí)間分別

3、是17s和2min最好。采用酸刻蝕時(shí)，Hc1和H2O配比滿足3:1，用FeCl3·H2O作為催化劑?？涛g的電極出的形狀最好。
　　然后，作者研究了未封裝的有機(jī)太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓、短路電流密度、填充因數(shù)和光電轉(zhuǎn)化效率隨時(shí)間衰減的變化關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)路電壓和短路電流密度隨時(shí)間衰減滿足指數(shù)二次關(guān)系，而光電轉(zhuǎn)化效率則是呈現(xiàn)出三次衰減的趨勢(shì)，但是填充因數(shù)幾乎呈現(xiàn)出Z字型的變化趨勢(shì)。未封裝的有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能衰減很快，因此在實(shí)際應(yīng)用中必

4、須解決電池的壽命和穩(wěn)定性的問(wèn)題。
　　其次，通過(guò)對(duì)活性層實(shí)施不同溫度的退火，發(fā)現(xiàn)活性層通過(guò)退火后可以提高的光的透過(guò)率和減少光的反射率?；钚詫釉?0℃，120℃，140℃的溫度下退火，用XRD分析發(fā)現(xiàn)140℃時(shí)活性層的結(jié)晶度最好，在140℃退火條件下活性層制作的有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最佳。
　　最后，作者在P3HT：PCBM的基礎(chǔ)上，在鋁電極和活性層之間再加入一層P3HT涂層，研究了電池的有關(guān)性能。研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)太陽(yáng)能電池