有機(jī)太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)報(bào)告

頁(yè)碼 5xx大學(xué)有機(jī)太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱P3HT-PC61BM 體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池器件制作與性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)日期指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)者學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)第一部分：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)制作 P3HT-PC61BM 聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池器件以及開(kāi)展電池性能測(cè)試，了解有機(jī)太陽(yáng)能電池的制作工藝和流程，熟悉相關(guān)的加工處理和分析測(cè)試設(shè)備工作原理和使用方法，加深對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。二、實(shí)驗(yàn)儀器 電子分析天平、加熱磁力攪拌器、超聲儀、紫外臭氧清洗系統(tǒng)、旋涂?jī)x、惰性氣體操作系統(tǒng)、真空蒸鍍系統(tǒng)、太陽(yáng)光模擬器、數(shù)字源表、臺(tái)階儀三、實(shí)驗(yàn)要求 1.嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室要求和規(guī)范開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，未經(jīng)允許不得隨意觸摸或按動(dòng)設(shè)備開(kāi)關(guān)或按鈕以及設(shè)備控制系統(tǒng)。2.實(shí)驗(yàn)期間保持室內(nèi)安靜，保持實(shí)驗(yàn)室內(nèi)清潔衛(wèi)生。3.熟悉有機(jī)太陽(yáng)能電池加工與測(cè)試相關(guān)設(shè)備、原理和方法。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟1聚合物體異質(zhì)結(jié)加工溶液的配制（活性層 P3HT:PCBM 溶液的配制）在手套箱外稱取所需的 P3HT 5.6mg 和 PCBM 5.6mg，混合好裝入帶有磁子的 5mL 瓶子中，轉(zhuǎn)移到手套箱中；用一次性注射器吸取 0.33mL oDCB（鄰二氯苯）溶劑，配成 17mg mL-1的溶液，放到加熱臺(tái)（加熱臺(tái)需要 5 分鐘的穩(wěn)定時(shí)間）上，設(shè)置溫度為 85，攪拌 1h 后，冷卻至室溫待用。2導(dǎo)電玻璃表面清潔與處理。A首先確認(rèn) ITO 面，用萬(wàn)用電表（打到 檔）測(cè)試其表面電阻，有電阻的一面為 ITO，在其反面的邊緣處刻上字（見(jiàn)下圖）。將 ITO 依次放到去離子水、丙酮和異丙醇中超聲清洗 10 分鐘。每次超聲完畢，用鑷子取出 ITO，用同樣的溶劑反復(fù)沖洗兩面三次，之后用氮?dú)鈽屟杆俅蹈?，立刻放到盛有下一種溶劑的容器中清洗。最后將用氮?dú)鈽尨蹈傻腎TO 轉(zhuǎn)移到六孔板中轉(zhuǎn)移至紫外/臭氧清洗機(jī)（操作詳見(jiàn)其說(shuō)明）中，將 ITO面朝上，表面清潔處理 10 分鐘后，將 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）層 將清洗后的 ITO 玻璃置于旋涂?jī)x的托盤(pán)上，ITO 面朝上，然后將約 9 滴PH750（約 0.3mL）分散液滴到 ITO 上，以 4000 rpm 的速度旋涂 60 秒（將第 I 檔設(shè)為 0 秒，只用第 II 檔），得到月 40nm 厚的 PEDOT:PSS。在滴加 PH750前用氮?dú)鈽尨底?ITO 表面灰塵，滴時(shí)滴管距 ITO 為 1 厘米，旋涂時(shí)加蓋。旋涂 PEDOT:PSS 后的 ITO 置于加熱臺(tái)上在 150下加熱 20min 焙干，然后將上述涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃轉(zhuǎn)移至 MB10 手套箱中。3聚合物體異質(zhì)結(jié)薄膜制備。在 MB10 手套箱中，將涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃置于旋涂?jī)x的托盤(pán)上，在 PEDOT:PSS 膜表面上滴 9 滴(約 0.08mL)配好的活性層溶液，在轉(zhuǎn)速為 500rpm 下旋涂 1min，然后將導(dǎo)電玻璃放到玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上蓋子，待活性層薄膜自然干燥。注意：滴加和旋涂操作過(guò)程中不要將溶液滴灑在手套箱內(nèi)，否則盡快用無(wú)塵布擦拭干；任何可能泄露溶液的操作都用無(wú)塵布保護(hù)；移動(dòng)滴管時(shí)手抓玻璃管而不是膠帽；用完的滴管放到 240mm*180mm 的加厚自封袋中，謹(jǐn)防滴管扎破自封袋和手套。所有產(chǎn)生的廢棄品一律及時(shí)放入自封袋中并轉(zhuǎn)出手套箱。4電池陰極材料蒸鍍。將干燥后的 ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PC61BM/基片轉(zhuǎn)移至 MB20 手套箱中，通過(guò)蒸鍍模具載入到蒸鍍腔中，在老師指導(dǎo)下進(jìn)行真空熱蒸鍍電池陰極金屬材料。5電池性能測(cè)試與分析。蒸鍍金屬后得到的器件如下圖所示，每塊玻璃上有 8 塊電池器件，藍(lán)色部分表示金屬 Ca/Al，黃色部分為 ITO 面，將其放到測(cè)試模具中進(jìn)行測(cè)試，此面朝上。斜線部分為器件的有效部分，面積為 9mm2。在每次開(kāi)始測(cè)試之前需用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)光強(qiáng)。將略寬一些的 ITO 長(zhǎng)條一端的膜用剪刀刮掉，放到器件測(cè)試模具中，接好電極進(jìn)行測(cè)試。數(shù)據(jù)的保存格式： 姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào)數(shù)據(jù)的處理：采用 Origin 中處理 I-V 數(shù)據(jù)，得到 J-V 曲線。6聚合物體異質(zhì)結(jié)薄膜厚度測(cè)試。采用 DEKTAK XT profilometer 測(cè)試 P3HT:PCBM 活性層材料的厚度，并作記錄。第二部分：實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄1在ITO表面旋涂PEDOT：PSS（PH750）層a.用鑷子將已處理的ITO玻璃先置于氮?dú)鈽屜麓底吒街?，然后以ITO面朝上的狀態(tài)置于旋涂?jī)x的托盤(pán)上，摁下真空吸附使得玻璃被固定。b.用移液槍將約0.3ml以配好的PH750分散液分散均勻滴到ITO玻璃上，并使溶液均勻覆蓋到玻璃上。c.以4000rpm速度旋涂60秒。d.取下已處理的玻璃置于150的加熱臺(tái)中烘干20min。2P3HT:PC61BM 的 BHJ 薄膜的旋涂預(yù)備：（非本人操作）將涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃轉(zhuǎn)移至 MB10 手套箱中。a. 在 MB10 手套箱中，用鑷子將涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃置于旋涂?jī)x的托盤(pán)上，并使之被真空吸附固定。b.用移液槍移取約0.08ml配好的活性層溶液均勻滴在涂有PEDOT:PSS膜的玻璃上。c.以500rpm速度旋涂60秒。d.將導(dǎo)電玻璃放到玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上蓋子，并記錄序號(hào)為2。3光伏性能測(cè)試預(yù)備：（非本人操作）干燥并蒸鍍電池陰極Ca（20nm）/Al（80nm）。a.將略寬一些的ITO長(zhǎng)條的一端的膜用鑷子刮掉，并用鑷子將玻璃移至器件測(cè)