【摘 要】
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有机太阳能电池具有机械柔性优异、可印刷涂布等优势,是近年来的研究热点。光活性层是有机太阳能电池的核心部分,其化学性质和成膜行为将直接影响有机太阳能电池的效率及稳定性。本文以非富勒烯光活性层为研究对象,研究了非富勒烯活性层在涂布过程中常引入的酸、碱环境下的化学稳定性;然后,针对活性层薄膜在刮刀涂布中常见的膜层分布不均匀的问题,提出了一种稀释溶液进行多次刮涂的解决方案,主要结果如下:首先,对于非富勒烯
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有机太阳能电池具有机械柔性优异、可印刷涂布等优势,是近年来的研究热点。光活性层是有机太阳能电池的核心部分,其化学性质和成膜行为将直接影响有机太阳能电池的效率及稳定性。本文以非富勒烯光活性层为研究对象,研究了非富勒烯活性层在涂布过程中常引入的酸、碱环境下的化学稳定性;然后,针对活性层薄膜在刮刀涂布中常见的膜层分布不均匀的问题,提出了一种稀释溶液进行多次刮涂的解决方案,主要结果如下:首先,对于非富勒烯活性层在不同酸碱性下的化学稳定性进行了研究,发现其在碱性环境下会失去其原有的光电性质,而在酸性环境下则稳定,表征揭示了活性层材料易与碱发生加成反应,破坏材料中原有的化学结构和电子结构,并进一步发现添加酸至体系中可逆转这一加成反应,重新获取原有光电性质,这一发现为界面层的设计及有机太阳能电池的全溶液印刷提供了指导;其次,提出了一种新的薄膜涂布方式,采用稀释溶液、多次刮涂的方法,取得了比单次刮涂均匀的薄膜,在将刮涂层数从一层提高到四层的过程中,有效面积为0.04cm~2标准器件的平均效率提高到14.0%,与旋转涂布的参比器件效率14.3%相当,此外器件的效率标准差也大幅下降;最后,基于多次刮涂的方法制备了面积为10.0 cm~2的单节大面积有机太阳能电池,效率为7.3%;并同时制备了面积为10.0 cm~2的8节有机太阳能模组,取得了12.0%的效率;使用该方法制备的大面积有机太阳能电池,相比于单次刮涂得到的有机太阳能电池而言,良率大大提升。
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