有機太陽能電池實驗報告

頁碼 5xx大學有機太陽能電池實驗報告實驗項目名稱P3HT-PC61BM 體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池器件制作與性能測試實驗日期指導老師實驗者學號專業(yè)班級第一部分：實驗預(yù)習報告一、實驗?zāi)康耐ㄟ^在實驗室現(xiàn)場制作 P3HT-PC61BM 聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件以及開展電池性能測試，了解有機太陽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試設(shè)備工作原理和使用方法，加深對有機太陽能電池的感性認識，提高學生的實際操作能力，培養(yǎng)學生對科學研究的興趣。二、實驗儀器 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)、旋涂儀、惰性氣體操作系統(tǒng)、真空蒸鍍系統(tǒng)、太陽光模擬器、數(shù)字源表、臺階儀三、實驗要求 1.嚴格按照實驗室要求和規(guī)范開展實驗，未經(jīng)允許不得隨意觸摸或按動設(shè)備開關(guān)或按鈕以及設(shè)備控制系統(tǒng)。2.實驗期間保持室內(nèi)安靜，保持實驗室內(nèi)清潔衛(wèi)生。3.熟悉有機太陽能電池加工與測試相關(guān)設(shè)備、原理和方法。四、實驗內(nèi)容和實驗步驟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（加熱臺需要 5 分鐘的穩(wěn)定時間）上，設(shè)置溫度為 85，攪拌 1h 后，冷卻至室溫待用。2導電玻璃表面清潔與處理。A首先確認 ITO 面，用萬用電表（打到 檔）測試其表面電阻，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，之后用氮氣槍迅速吹干，立刻放到盛有下一種溶劑的容器中清洗。最后將用氮氣槍吹干的ITO 轉(zhuǎn)移到六孔板中轉(zhuǎn)移至紫外/臭氧清洗機（操作詳見其說明）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 玻璃置于旋涂儀的托盤上，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前用氮氣槍吹走 ITO 表面灰塵，滴時滴管距 ITO 為 1 厘米，旋涂時加蓋。旋涂 PEDOT:PSS 后的 ITO 置于加熱臺上在 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 玻璃置于旋涂儀的托盤上，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：滴加和旋涂操作過程中不要將溶液滴灑在手套箱內(nèi)，否則盡快用無塵布擦拭干；任何可能泄露溶液的操作都用無塵布保護；移動滴管時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，謹防滴管扎破自封袋和手套。所有產(chǎn)生的廢棄品一律及時放入自封袋中并轉(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，通過蒸鍍模具載入到蒸鍍腔中，在老師指導下進行真空熱蒸鍍電池陰極金屬材料。5電池性能測試與分析。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，藍色部分表示金屬 Ca/Al，黃色部分為 ITO 面，將其放到測試模具中進行測試，此面朝上。斜線部分為器件的有效部分，面積為 9mm2。在每次開始測試之前需用標準電池校準光強。將略寬一些的 ITO 長條一端的膜用剪刀刮掉，放到器件測試模具中，接好電極進行測試。數(shù)據(jù)的保存格式： 姓名 班級 學號數(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)薄膜厚度測試。采用 DEKTAK XT profilometer 測試 P3HT:PCBM 活性層材料的厚度，并作記錄。第二部分：實驗過程記錄1在ITO表面旋涂PEDOT：PSS（PH750）層a.用鑷子將已處理的ITO玻璃先置于氮氣槍下吹走附著物，然后以ITO面朝上的狀態(tài)置于旋涂儀的托盤上，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 玻璃置于旋涂儀的托盤上，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.將導電玻璃放到玻璃培養(yǎng)皿中，蓋上蓋子，并記錄序號為2。3光伏性能測試預(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長條的一端的膜用鑷子刮掉，并用鑷子將玻璃移至器件測