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扫描探针显微镜在有机太阳能电池研究中的应用说明
  扫描探针显微镜是通过对检测对象的表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来对物体的结构进行深入的研究。
  扫描探针显微镜在有机太阳能电池研究中的广泛应用:
  有机太阳能电池材料来源广泛、制作成本低廉、能够实现大面积滚筒式印刷、并且能够制作出柔性、可弯曲的器件,因而成为当前国际上的研究热点。有机太阳能电池目前存在的光电转换效率偏低和器件稳定性差等缺点是制约着其商业化的主要问题。有机光伏电池的效率与构成异质结的材料及其微观结构、有机光伏电池的稳定性及失效机理与异质结微观形貌稳定性都有着密切的关系。利用扫描探针显微镜(SPM)研究有机太阳能电池材料及器件的局部微观形貌与器件宏观性能、稳定性之间的内在规律,合理地指导薄膜的形貌调控,从而达到优化器件性能的目的。
  1、探测器件的表面形态:一般来说,有机太阳能电池中,有效电荷传输的关键因素是其活性层的三维微观形态。其双连续D-A 互穿网络结构具有大约10nm的D-A区域长度,类似于激子的扩散长度。优化的形貌是一个动力学的非平衡态,当器件受到光照或者高温,会向稳定的热动力学宏观相分离发展。因此,我们需要在纳米尺度范围内观察宏观相分离态下的形貌变化。为了说明上述有机太阳能电池器件稳定性差异的根本原因,需要使用扫描探针显微镜SPM 中的AFM 来探测器件的表面形态。
  2、研究电导率的变化:在太阳能电池制备中,通常在ITO 与活性层中间插入PEDOT:PSS 作为空穴传输层。在PEDOT:PSS 水溶液中,PEDOT和PSS 形成一种胶束结构,应用时,对PEDOT:PSS 薄膜进行了不同时间的紫外臭氧处理,利用扫描探针显微镜SPM 对薄膜的表面形貌和电导率的变化进行研究,并通过制备经典有机太阳能电池器件的性能测试来印证这些变化规律,从而达到优化电池器件的目的。
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