刮膜法制備聚合物太陽能電池的研究

【摘要】：聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有制備成本低廉、器件輕柔、環(huán)境友好等特點(diǎn),近年來得到了多方關(guān)注和長足發(fā)展。由于旋涂法與大面積制備不匹配以及材料浪費(fèi)嚴(yán)重等問題,不適合用于實(shí)際生產(chǎn)之中;而刮膜法是一種與卷對(duì)卷技術(shù)兼容的、操作簡單且材料耗損少的技術(shù)方法,因而與實(shí)際生產(chǎn)相接軌。因此,本文主要研究了刮膜法制備聚合物太陽能電池器件,并且針對(duì)同一材料體系(P3TI:fullerene derivative),系統(tǒng)地研究了兩種不同成膜技術(shù)以及不同受體材料對(duì)器件光電性能的影響。針對(duì)旋涂法在實(shí)驗(yàn)中難以成膜而刮膜法成膜均勻的現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)以研究其活性溶液的物理化學(xué)性質(zhì)為起點(diǎn),對(duì)其固態(tài)薄膜的表面能、溶液表面張力和粘度進(jìn)行了測(cè)試表征。研究表明,旋涂法所用活性溶液的表面張力和粘度大,使得刮膜法比旋涂法更容易獲得均勻的活性層薄膜。同時(shí)發(fā)現(xiàn),高沸點(diǎn)添加劑在阻止?jié)衲な湛s和形成均勻薄膜方面起著重要作用。在溶液成膜過程中,實(shí)驗(yàn)采用原位監(jiān)測(cè)的方法觀測(cè)薄膜的干燥過程,并結(jié)合原子力顯微鏡表征薄膜形貌。結(jié)果表明,刮膜法所需干燥時(shí)間更長,增強(qiáng)了聚合物的結(jié)晶程度,使得相分離更加粗大,導(dǎo)致載流子復(fù)合增加、遷移率下降,因而器件效率也有所降低。刮膜法得到的P3TI:PC71BM器件獲得了4.46%的效率,可與對(duì)應(yīng)的旋涂法器件效率相比擬。這項(xiàng)工作,為刮膜法制備聚合物太陽能電池器件提供了有效地建議和解決方法。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 刮膜法 旋涂法 物化性質(zhì) 干燥機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ317;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-19
• 1.1 引言7-9
• 1.2 聚合物太陽能電池概況9-13
• 1.2.1 聚合物太陽能電池的研究進(jìn)展9
• 1.2.2 聚合物太陽能電池的工作原理9-12
• 1.2.3 聚合物太陽能電池的表征12-13
• 1.3 聚合物太陽能電池的制備方法13-17
• 1.3.1 旋涂法 (Spin coating)14-15
• 1.3.2 刮膜法 (Doctor blading)15-16
• 1.3.3 縫模涂布 (Slot-die coating)16-17
• 1.4 論文的研究目的和內(nèi)容17-19
• 第二章 聚合物太陽能電池的制備及其表征19-32
• 2.1 聚合物太陽能電池材料的選取19-21
• 2.1.1 活性層材料19-20
• 2.1.2 界面材料20-21
• 2.1.3 電極材料21
• 2.2 活性層薄膜的刮膜法制備參數(shù)21-23
• 2.3 聚合物太陽能電池的制備流程23-24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)所需材料與設(shè)備24-25
• 2.5 聚合物太陽電池的表征測(cè)試25-30
• 2.5.1 器件性能表征25-26
• 2.5.2 薄膜特性26-29
• 2.5.3 活性溶液性質(zhì)29-30
• 2.6 實(shí)驗(yàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)與小結(jié)30-32
• 第三章刮膜法制備聚合物太陽能電池32-56
• 3.1 溶劑與添加劑的影響32-34
• 3.2 溶液物化性質(zhì)34-39
• 3.3 成膜機(jī)制39-42
• 3.4 薄膜形貌分析42-44
• 3.5 器件光電性能44-53
• 3.5.1 刮膜溫度的影響44
• 3.5.2 空氣與氮?dú)猸h(huán)境的影響44-46
• 3.5.3 電子傳輸層LiF的影響46-48
• 3.5.4 器件性能分析48-53
• 3.6 刮膜法制備大面積器件53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第四章 總結(jié)與展望56-59
• 4.1 總結(jié)56-57
• 4.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)57
• 4.3 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 碩士期間的科研成果65-66
• 致謝66

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