基于物理瞬態(tài)基底的柔性有機太陽能電池的研究.pdf

1、作為一種新興技術，瞬態(tài)電子技術的關鍵性特點是在完成了目標任務后可在既定的時間點以可控的速率部分物理消失或全部消失。隨著納米薄膜的發(fā)展，瞬態(tài)電子技術有了更大的潛能，不僅在生物醫(yī)學有著很大的應用潛力，如人工關節(jié)，可吸收的手術縫合線等，在國防建設和國家安全方面也具有重要的戰(zhàn)略意義，如可分解的電源設備、信息存儲系統(tǒng)、信息探測系統(tǒng)等。
　　傳統(tǒng)的電子信息材料對瞬態(tài)電子器件并不能完全適用，目前適用于瞬態(tài)電子器件的材料體系還未明確，研究瞬態(tài)電子

2、材料是實現(xiàn)瞬態(tài)電子技術的基礎。基于以上考慮，本論文從可控物理瞬態(tài)材料的角度出發(fā)，選擇可溶于水的聚乙烯醇為基本材料體系，通過引入明膠、蔗糖等，研究不同聚乙烯醇復合物的光物理特性、機械性能及可控降解性質，初步探索了用此類復合物薄膜作為瞬態(tài)襯底在有機太陽能電池領域的應用前景。具體結果如下：
　　第一：聚乙烯醇本身彈性模量值小，柔韌性非常好，加入不同質量的明膠得到聚乙烯醇/明膠復合物之后彈性模量迅速增大，硬度變大，但繼續(xù)增加明膠的量之后彈

3、性模量反而減小，這是明膠形成連續(xù)相的緣故。添加明膠還使得復合物的分解溫度升高，耐溫性變高，主要原因是聚乙烯醇和明膠的分子形成了很強的作用力，發(fā)生了酯化作用，形成酯基。在水溶性方面，明膠的加入使復合物薄膜的水溶性降低了，并且明膠的比例越大，水溶性越小，為了實現(xiàn)材料的可控性，定義了63.2％溶解度為瞬態(tài)閾值，對應的時間點為時間常數(shù)，聚乙烯醇/明膠的瞬態(tài)特性差，時間常數(shù)值大。
　　第二：在聚乙烯醇中摻入蔗糖得到聚乙烯醇/蔗糖復合物，其彈

4、性模量值低，并隨加入蔗糖量的增加彈性模量值下降，表明聚乙烯醇/蔗糖復合物的柔韌性好，從透光度來講，聚乙烯醇/蔗糖復合物薄膜的透光性高達90％，而且聚乙烯醇/蔗糖復合物薄膜在水中的溶解性高，溶解速度快，加入蔗糖的量越多，在水中溶解速度越快，總體來說，聚乙烯醇/蔗糖復合物薄膜的瞬態(tài)特性好，時間常數(shù)小。
　　第三：采用不同比例的聚乙烯醇/明膠和聚乙烯醇/蔗糖為器件的襯底，制備有機太陽能電池，電池結構為：聚乙烯醇基襯底/Ag/MoO3/P

5、3HT:PCBM/Ca/Ag，在不同比例復合物薄膜制成的電池中，效率最高達到1.88,填充因子最高為57％，這一最優(yōu)性能的電池襯底材料是含蔗糖質量最高的復合物得到的。加入明膠之后，器件的性能有所降低。通過對電池器件的瞬態(tài)特性研究表明襯底為聚乙烯醇/蔗糖復合物的溶解速度很快，幾十秒的時間器件中間已經有斷裂，而襯底為聚乙烯醇/明膠復合物的溶解速度慢一些，最后襯底薄膜依然呈完整性，所有器件最終均已失效，并和復合物薄膜水溶性測試得出的結論是一致