本文關(guān)鍵詞：疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 透明導(dǎo)電薄膜 有機(jī)太陽能電池 功函數(shù) 室溫制備 柔性

【摘要】：柔性透明有機(jī)光電器件(柔性透明有機(jī)發(fā)光二極管和柔性透明有機(jī)太陽能電池)在我們?nèi)粘Ｉ钣袕V闊的應(yīng)用前景。其關(guān)鍵組成之一就是性能優(yōu)異(低電阻、高透過率、耐彎折等)的柔性透明底電極和頂電極(陰極和陽極),且要求頂電極的制備不能破壞器件的有機(jī)活性層。迄今為止,應(yīng)用最廣泛的透明電極材料為銦錫氧化物(ITO),但I(xiàn)TO中的銦元素在自然界中的含量少、價(jià)格高,且ITO質(zhì)地脆、不耐彎折,制備條件苛刻,已不能滿足柔性透明光電器件的要求。因此,研制出替代ITO的新型高性能的透明導(dǎo)電薄膜有著重要的意義和價(jià)值。近年來,介質(zhì)/金屬/介質(zhì)(DMD)疊層透明導(dǎo)電薄膜受到人們的廣泛關(guān)注,它可在室溫下制備、成本低、柔韌性好、導(dǎo)電性高、選材范圍廣,是一種較為理想的柔性透明電極,在有機(jī)光電器件的應(yīng)用中展現(xiàn)出了一定的潛力。面向透明柔性光電器件的要求,目前具有高柔韌性、高濕熱穩(wěn)定性、功函數(shù)可調(diào)的DMD電極還比較缺乏�？紤]到介質(zhì)材料的性質(zhì)對DMD電極的透過率、功函數(shù)、界面特性等有重要的影響,本論文選取幾種介質(zhì)材料(Ni O、Sn Ox、Bi2O3)和金屬Ag膜構(gòu)筑DMD電極,通過優(yōu)化各層的厚度,獲得高性能的陽極和陰極,并進(jìn)一步探索其在有機(jī)太陽能電池(OPVs)中的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容如下:(1)首次利用Ni O作為介質(zhì)材料,Ag為金屬層,用電子束蒸發(fā)方法制備了高性能的疊層透明導(dǎo)電薄膜Ni O/Ag/Ni O(NAN),其最大透過率為82%(590nm),面電阻7.6Ω·sq-1,功函數(shù)4.7 e V,表面粗糙度1.73 nm。NAN電極不僅具有良好的透過率、高的電導(dǎo)率和平整度,同時(shí)還具有優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性和濕熱穩(wěn)定性。我們以NAN為陽極,PEDOT:PSS作為陽極界面緩沖層,制備了OPV器件,其性能可以與ITO/PEDOT:PSS為陽極的標(biāo)準(zhǔn)器件相媲美(5.20%vs.5.76%)。(2)在PET襯底上,制備了高柔韌性、高穩(wěn)定性的PET/NAN柔性電極,并進(jìn)一步采用紫外臭氧(UVO)輻照方式,顯著提高了NAN電極的功函數(shù)(從4.7 e V到5.3 e V),在不加PEDOT:PSS陽極界面緩沖層的情況下,制備的柔性O(shè)PV器件效率高達(dá)5.55%,其性能優(yōu)于PET/ITO/PEDOT:PSS為陽極的標(biāo)準(zhǔn)器件性能(4.42%)。此外,以NAN為電極的柔性太陽能電池展現(xiàn)了很好的耐彎折性,在彎折1000次后,效率依然保持70%以上。(3)我們用末端離子源輔助的電子束熱蒸發(fā)法制備了Sn Ox/Ag/Sn Ox(SAS)疊層透明導(dǎo)電薄膜,其最大透過率為88%(600 nm),面電阻為9.3Ω·sq-1,功函數(shù)為4.7 e V,表面粗糙度僅為1.00 nm。我們以SAS為陰極,Zn O作為陰極界面緩沖層制備的OPV器件效率為5.95%,其性能幾乎可以于ITO/Zn O為陰極的標(biāo)準(zhǔn)器件效率(6.39%)相媲美。(4)我們用超薄Bi2O3修飾SAS,制備SASB疊層透明導(dǎo)電膜。發(fā)現(xiàn)厚度為1 nm的Bi2O3修飾層,不會(huì)影響SAS電極的透過率和導(dǎo)電性,但可以顯著降低SAS電極的功函數(shù)(從4.7 e V到4.2 e V)。采用SASB為陰極制備的OPV器件效率達(dá)6.21%,其性能可以與采用ITO/Zn O為陰極的標(biāo)準(zhǔn)器件相媲美(6.58%)。
【關(guān)鍵詞】：透明導(dǎo)電薄膜 有機(jī)太陽能電池 功函數(shù) 室溫制備 柔性
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O484.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-37
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 透明導(dǎo)電薄膜的分類及特性12-20
• 1.2.1 單層透明導(dǎo)電薄膜13-19
• 1.2.2 疊層透明導(dǎo)電薄膜19-20
• 1.3 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜性能的影響20-22
• 1.3.1 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜穩(wěn)定性的影響21-22
• 1.3.2 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜光電性能的影響22
• 1.4 透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用22-30
• 1.5 疊層透明導(dǎo)電薄膜的研究現(xiàn)狀30-34
• 1.6 本論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)34-37
• 第2章 新型高性能NiO/Ag/NiO疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其在有機(jī)太陽能電池上的應(yīng)用37-65
• 2.1 引言37-39
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法39-41
• 2.2.1 NAN疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能測試39
• 2.2.2 以NAN和ITO為陽極的太陽能電池的制備方法與性能測試39-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-51
• 2.3.1 NAN薄膜的光學(xué)性能41-45
• 2.3.2 NAN薄膜的電學(xué)性能及其穩(wěn)定性45-48
• 2.3.3 NAN薄膜的表面形貌48-49
• 2.3.4 NAN薄膜在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用49-51
• 2.4 本章小結(jié)51-52
• 2.5 引言52-53
• 2.6 實(shí)驗(yàn)方法53-54
• 2.7 結(jié)果與討論54-63
• 2.8 本章小結(jié)63-65
• 第3章 疊層透明導(dǎo)電薄膜SnO_x/Ag/SnO_x的制備及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用65-96
• 3.1 引言65
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法65-67
• 3.2.1 SAS疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能測試66
• 3.2.2 以SAS和ITO為陰極的太陽能電池的制備方法與性能測試66-67
• 3.3 結(jié)果與討論67-77
• 3.3.1 SAS薄膜的光學(xué)性能67-70
• 3.3.2 SAS薄膜的電學(xué)性能70-72
• 3.3.3 SAS薄膜的表面形貌72-73
• 3.3.4 SAS薄膜在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用73-77
• 3.4 本章小結(jié)77-78
• 3.5 引言78-79
• 3.6 實(shí)驗(yàn)方法79-80
• 3.6.1 Bi_2O_3界面層以及SASB電極的制備過程及測試方法79-80
• 3.6.2 倒置太陽能電池的制備過程80
• 3.7 結(jié)果與討論80-92
• 3.7.1 Bi_O_3作為陰極界面層在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用80-82
• 3.7.2 SASB 薄膜的光電性能82-84
• 3.7.3 SASB的表面形貌84-86
• 3.7.4 低功函SASB電極在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用86-92
• 3.8 本章小結(jié)92-93
• 3.9 總結(jié)93-94
• 3.10 展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-111
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況111-112
• 指導(dǎo)教師及作者簡介112-113
• 致謝11

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本文編號：880731