基于P3HT和PCBM有機太陽能電池的制作工藝和衰減性能的研究.pdf

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

2、機太陽能電池的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可以提高有機太陽能電池的性能。
　　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)烘烤的溫度和時間，曝光和顯影的時間的長短，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。旋涂儀轉(zhuǎn)速設(shè)置為2000pm/s時，烘烤溫度80℃，時間為20分鐘，以及曝光時間和顯影時間分別

3、是17s和2min最好。采用酸刻蝕時，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太陽能電池的開路電壓、短路電流密度、填充因數(shù)和光電轉(zhuǎn)化效率隨時間衰減的變化關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，開路電壓和短路電流密度隨時間衰減滿足指數(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，但是填充因數(shù)幾乎呈現(xiàn)出Z字型的變化趨勢。未封裝的有機太陽能電池的性能衰減很快，因此在實際應(yīng)用中必

4、須解決電池的壽命和穩(wěn)定性的問題。
　　其次，通過對活性層實施不同溫度的退火，發(fā)現(xiàn)活性層通過退火后可以提高的光的透過率和減少光的反射率。活性層在80℃，120℃，140℃的溫度下退火，用XRD分析發(fā)現(xiàn)140℃時活性層的結(jié)晶度最好，在140℃退火條件下活性層制作的有機太陽能電池的光電轉(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)有機太陽能電池