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光电薄膜的制备及其光电性质的研究(8)
(2)给体材料和受体材料按不同比质量比例配成溶液
P3HT和PCBM选择氯苯作为共溶剂,P3HT和PCBM共混物按2%的质量比溶于氯苯配成溶液,共混物中P3HT含量与PCBM含量的质量比分别为20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40,70:30,80:20;MDMO-PPV和PCBM将氯苯作为共溶剂,MDMO-PPV和PCBM共混物按2%的质量比溶于氯苯配成溶液,其中MDMO-PPV和PCBM的质量比为20:80, 30:70, 40:60,50:50,60:40,70:30,80:20。
(3)为了研究缓冲层对器件性能的影响,配备了缓冲层溶液 TFB溶于甲苯(质量比1%), F8BT溶于氯仿(质量比1%),分别配成阳极缓冲层和阴极缓冲层溶液。
根据经验,配备溶液过程掌握以下原则:
1)先溶好,再混合;
2)溶解度不高,超声振荡后,彻底溶解;
3)分子量大,所有溶好后再超声振荡一次;
4)可采用混合溶剂;
5)注意环境与容器的干净。
2.3.2、ITO处理
由于锢锡氧化物(ITO)具有优良的透光性和导电能力,在光电器件中得到了广泛的应用。ITO的导带主要由In和Sn的5s轨道组成,价带是氧的2p轨道占主导地位,氧空位及Sn取代掺杂原子构成施主能级并影响导带中的载流子浓度。ITO由于积淀过程中在薄膜中产生氧空位和Sn掺杂取代而形成高度简并的N型半导体,费米能级位于导带底之上,因而具有很高的载流子浓度及低电阻率。此外,ITO的带隙较宽,因而ITO薄膜对可见光和近红外光具有很高的透过率。
本论文制备太阳能电池选用的ITO透明导电玻璃片从公司购买,分别为蚀刻好的和没有进行蚀刻的。ITO导电玻璃基片的技术参数为:方块电阻约为2052/口;透明度大于85%;粗糙度在5 nm范围。如果想获得复杂图形的有机太阳能电池,必须进行光蚀刻。
我们ITO导电玻璃基片光蚀刻工序为:
(1) ITO导电玻璃片用清浸泡30分钟,超声清洗5分钟,异丙醇完全浸泡,超声清洗2次,每次5分钟;
(2) ITO导电玻璃片用氧气Plasma处理5分钟;
(3)将光刻胶覆盖ITO片表面,旋转匀胶;
(4)烘干箱内80℃烘干;
(5)在紫外灯下曝光5分钟;
(6)用专用显影液显影并烘干;
(7)将盐酸、硝酸、去离子水按一定比例混合后刷洗ITO片;
(8)专用去胶剂去胶后用去离子水超声清洗,异丙醇超声清后烘干。
ITO导电玻璃片的ITO层是无色透明的,通过标记来辨别ITO层所在面。可以用经验方法分辨正反面,也可以用力一用表的电阻档确定。
虽然表面处理不能改变ITO膜内部的电学、光学性能,但对ITO膜表面的电学性能和表面形态却能得到改进,从而提高器件的性能。由于基片的清洁度、平整度以及有机膜层的浸润度对材料的成膜质量影响很大,即如果表面不清洁,不仅会增大器件的驱动电压和降低器件的发光效率,而且会使器件的稳定性和寿命都大大下降,从而影响器件的总体性能,因此ITO导电玻璃的清洗是非常重要的一道工序。
将标记号码的ITO片放在洗片架上,按下列步骤进行表面清洗。
(1)将导电玻璃用清洗液超声清洗10分钟,用去离子水煮沸两次,用热去离子水超声振荡3次,每次5分钟。洗去ITO片上的无机及有机残余物。
(2)丙酮浸泡,超声振荡清洗3次,每次5分钟。
(3)氯仿超声振荡清洗3次,每次5分钟。
(4)异丙醇超声振荡清洗1次后真空烘干待用。超声振荡清洗时间为5分钟。
2.3.3旋涂成膜
对于有机小分子材料或者是金属络合物材料,可以采用真空热蒸发的方法来成膜,并且可通过控制材料沉积速度和沉积时间来达到所需要的膜层厚度。但是对于有机聚合物的材料,由于聚合物的分子量较大并且内聚能大,无法升华成气体,因此不能像小分子那样,用真空蒸镀法成膜,就必须采用新型的成膜方法才有利于科学研究,例如可以采用旋涂、浸涂、LB膜、浇铸、自组装、溶胶-凝胶法等技术制成大面积薄膜,这是无机或有机小分子所无法实现的,其中最常用的是旋涂法制备薄膜。旋涂法就是将聚合物材料溶于有机溶剂中,根据所要求的膜层厚度配成相应的浓度,并且控制旋涂的速度,使材料能均匀地覆盖在ITO玻璃表面。需要旋涂的还包括PEDOT:PSS缓冲层。为了研究缓冲夹层对器件性能的影响,也需要旋涂阴极缓冲层和阳极缓冲层。
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