有机太阳能电池实验报告

页码有机太阳能电池实验报告有机太阳能电池实验报告实验项目名称P3HT-PC61BM体异质结聚合物太阳能电池器件制作与性能测试实验日期指导老师实验者学号专业班级第一部分：实验预习报告一、实验目的通过在实验室现场制作P3HT-PC61BM聚合物体异质结太阳能电池器件以及开展电池性能测试，了解有机太阳能电池的制作工艺和流程，熟悉相关的加工处理和分析测试设备工作原理和使用方法，加深对有机太阳能电池的感性认识，提高学生的实际操作能力，培养学生对科学研究的兴趣。二、实验仪器电子分析天平、加热磁力搅拌器、超声仪、紫外臭氧清洗系统、旋涂仪、惰性气体操作系统、真空蒸镀系统、太阳光模拟器、数字源表、台阶仪三、实验要求1.严格按照实验室要求和规范开展实验，未经允许不得随意触摸或按动设备开关或按钮以及设备控制系统。2.实验期间保持室内安静，保持实验室内清洁卫生。3.熟悉有机太阳能电池加工与测试相关设备、原理和方法。四、实验内容和实验步骤1．聚合物体异质结加工溶液的配制（活性层P3HT:PCBM溶液的配制）在手套箱外称取所需的P3HT5.6mg和PCBM5.6mg，混合好装入带有磁子的5mL瓶子中，转移到手套箱中；用一次性注射器吸取0.33mLoDCB（邻二氯苯）溶剂，配成17mgmL-1的溶液，放到加热台（加热台需要5分钟的稳定时间）上，设置温度为85℃，搅拌1h后，冷却至室温待用。2．导电玻璃表面清洁与处理。A．首先确认ITO面，用万用电表（打到Ω档）测试其表面电阻，有电阻的一面为ITO，在其反面的边缘处刻‘上’字（见下图）。将ITO依次放到去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗10分钟。每次超声完毕，用镊子取出ITO，用同样的溶剂反复冲洗两面三次，之后用氮气枪迅速吹干，立刻放到盛有下一种溶剂的容器中清洗。最后将用氮气枪吹干的ITO转移到六孔板中转移至紫外/臭氧清洗机（操作详见其说明）中，将ITO面朝上，表面清洁处理10分钟后，将ITO取出并置于六孔板中待旋涂PEDOT:PSS（ITO面朝下）。B．在ITO表面旋涂PEDOT:PSS（PH750）层将清洗后的ITO玻璃置于旋涂仪的托盘上，ITO面朝上，然后将约9滴PH750（约0.3mL）分散液滴到ITO上，以4000rpm的速度旋涂60秒（将第I档设为0秒，只用第II档），得到月40nm厚的PEDOT:PSS。在滴加PH750前用氮气枪吹走ITO表面灰尘，滴时滴管距ITO为1厘米，旋涂时加盖。旋涂PEDOT:PSS后的ITO置于加热台上在150℃下加热20min焙干，然后将上述涂有PEDOT:PSS膜的ITO玻璃转移至MB10手套箱中。3．聚合物体异质结薄膜制备。在MB10手套箱中，将涂有PEDOT:PSS膜的ITO玻璃置于旋涂仪的托盘上，在PEDOT:PSS膜表面上滴9滴(约0.08mL)配好的活性层溶液，在转速为500rpm下旋涂1min，然后将导电玻璃放到玻璃培养皿中，盖上盖子，待活性层薄膜自然干燥。®注意：滴加和旋涂操作过程中不要将溶液滴洒在手套箱内，否则尽快用无尘布擦拭干；任何可能泄露溶液的操作都用无尘布保护；移动滴管时手抓玻璃管而不是胶帽；用完的滴管放到240mm*180mm的加厚自封袋中，谨防滴管扎破自封袋和手套。所有产生的废弃品一律及时放入自封袋中并转出手套箱。4．电池阴极材料蒸镀。将干燥后的ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PC61BM/基片转移至MB20手套箱中，通过蒸镀模具载入到蒸镀腔中，在老师指导下进行真空热蒸镀电池阴极金属材料。5．电池性能测试与分析。蒸镀金属后得到的器件如下图所示，每块玻璃上有8块电池器件，蓝色部分表示金属Ca/Al，黄色部分为ITO面，将其放到测试模具中进行测试，此面朝上。斜线部分为器件的有效部分，面积为9mm2。在每次开始测试之前需用标准电池校准光强。将略宽一些的ITO长条一端的膜用剪刀刮掉，放到器件测试模具中，接好电极进行测试。数据的保存格式：20130526姓名班级学号数据的处理：采用Origin中处理I-V数据，得到J-V曲线。6．聚合物体异质结薄膜厚度测试。采用DEKTAKXTprofilometer测试P3HT:PCBM活性层材料的厚度，并作记录。第二部分：实验过程记录1在ITO表面旋涂PEDOT：PSS（PH750）层a.用镊子将已处理的ITO玻璃先置于氮气枪下吹走附着物，然后以ITO面朝上的状态置于旋涂仪的托盘上，摁下真空吸附使得玻璃被固定。b.用移液枪将约0.3ml以配好的PH750分散液分散均匀滴到ITO玻璃上，并使溶液均匀覆盖到玻璃上。c.以4000rpm速度旋涂60秒。d.取下已处理的玻璃置于150℃的加热台中烘干20min。2P3HT:PC61BM的BHJ薄膜的旋涂预备：（非本人操作）将涂有PEDOT:PSS膜的ITO玻璃转移至MB10手套箱中。a.在MB10手套箱中，用镊子将涂有PEDOT:PSS膜的ITO玻璃置于旋涂仪的托盘上，并使之被真空吸附固定。b.用移液枪移取约0.08ml配好的活性层溶液均匀滴在涂有PEDOT:PSS膜的玻璃上。c.以500rpm速度旋涂60秒。d.将导电玻璃放到玻璃培养皿中，盖上盖子，并记录序号为2。3光伏性能测试预备：（非本人操作）干燥并蒸镀电池阴极Ca（20nm）/Al（80nm）。a.将略宽一些的ITO长条的一端的膜用镊子刮掉，并用镊子将玻璃移至