有机太阳能电池实验报告_精品文档.docx
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xx大学
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。
2
P3HT:
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器件测试模具中，旋调螺丝固定。
b.将红色的两根线同时接在中间三条接线柱的中间一条，将黑线同时接入八块电池器件对应的接线柱之一，然后启动测试仪器，保存数据。
第三部分：
数据分析与处理
1.实验测出的I-V曲线图
2.实验处理得到的J-V曲线图
3.实验测定效率
5
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