两种方法优化有机太阳能电池

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1、Efficientorganicsolarcellswithsolution-processedcarbonnanosheetsastransparentelectrodes高效有机太阳能电池用可溶液加工碳纳米薄膜作为透明电极大部分OSCs是以铟锡氧化物(ITO)为透明电极。目前研究的用来替代ITO的各种透明导电材料有：如导电聚合物2-4、金属纳米材料1,5、碳纳米管1,6和石墨烯7-8等。而石墨烯(一种二维导电碳纳米片)因其很好的透明性、导电性和机械灵活性被认为是最有潜力的ITO替代材料。Appl.Phys.Lett.102,043304(2013)目前制备石墨烯最典型的两种方法：chem

2、icalexfoliation(化学剥离法)：经过连续的氧化、剥离、还原过程；但是用化学法制备的石墨烯边缘含有氧化基团，导致薄膜表面电阻较大，故OSCs效率一般较低0.1%-1.27%chemicalvapordeposition(CVD)method(CVD法)：合成大面积高导电性石墨烯片，OSCs效率约为1.23%-2.6%(1)石墨(黑色线条)氧化为夹层间距更大的氧化石墨(浅色线条)(2)在水中通过超声作用剥落氧化石墨得到氧化石墨烯胶体，该体系由于静电排斥作用而稳定存在(3)通过还原，氧化石墨烯胶体脱氧转化为导电的石墨烯胶体(a)氧化石墨烯溶液(b)对应的石墨烯溶液化学进展，第24卷，第

3、4期，2012年4月化学法制备石墨烯水溶液流程图CVD制备流程图在氢气/氩气或其它惰性气体环境下进行，用一些过渡金属，最常用镍或者铜金属薄片或者膜作为基底兼催化剂。加热使得碳氢化合物裂解，在基底表面沉积形成石墨烯膜石墨烯从铜基底转移到PET(不饱和聚酯)基底的工序化学进展，第24卷，第4期，2012年4月一种不用转移基底且不使用催化剂的方法来制备高质量、可溶液加工的石墨烯薄膜——CNS聚丙烯晴(PAN)溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中，旋涂在石英基片上。旋涂后的PAN薄膜，250摄氏度氧化两小时产生环化反应，PAN结构碳氮三键转化为双键，产生一个六元环吡啶环。在H2/Ar混合气氛中，以5摄氏度/

4、分钟的加热率加热直到1200摄氏度，环化薄膜碳化。氮、氰化物、氨被去除，环化聚合物形成环化聚合物链。(a)FabricationofCNS:aspin-coatedPANpolymerandstabilizationandcarbonizationprocesses(b)SchematicrepresentationofthefabricationsequenceforITO-freesolarcellswithasolution-processedCNSanodefilmPEDOT:PSS缓冲层旋涂在CNS薄膜表面，120摄氏度干燥10分钟。50mgP3HT、50mgPCBM溶解在2ml的1

5、,2-邻二氯苯溶液中旋涂在PEDOT:PSS表面，氮气手套箱中操作。氮气气氛中120分钟溶剂退火处理和110摄氏度10分钟热退火。Ca(20nm)/Al(100nm)金属电极真空蒸发，真空度10-4Pa。测试四探针系统测量表面电阻，CNS紫外可见透射光谱由JascoV-570UV–vis/NIR分光光度计测量。原子力显微镜测量CNS薄膜厚度。Keithley1200、AM1.5，光强100mW/cm2测量光伏特性，经过Si太阳能电池校准。AFMimagesofCNSfilmspreparedbyspincoatingof(a)0.1,(b)0.5,(c)1.0,(d)1.5,(e)2.0,an

6、d(f)2.5 wt.%PANsolutions.ThethicknessesofCNSanodesspin-coatedatvariousPANconcentrationswere0.8nmat0.1wt.%,1.6nmat0.5wt.%,4.6nmat1.0wt.%,7.9nmat1.5wt.%,13nmat2.0wt.%,and19nmat2.5wt.%,respectively.(a)SheetresistanceandfilmthicknessasfunctionsofthePANconcentration.(b)OpticaltransmissionspectraofCNSfilm

7、sasfunctionsofthePANconcentration.TheinsetshowsconductivitiesofCNSfilmsasfunctionsofthePANconcentration.FF与Rs和Rsh有关CNS薄膜较厚时透射率下降，比较薄的CNS薄膜使得活性层中的光子数量增加，从而激子和电流会增加。在欧姆接触的情况下，Voc是有给体HOMO和受体LUMO能级决定。总结本文