xx大学
有机太阳能电池实验报告
实验项目名称 实验日期 指导老师 实验者 学号 专业班级 页码
1
P3HT-PC61BM 体异质结聚合物太阳能电池器件制作与性能测试
第一部分：实验预习报告
一、实验目的
通过在实验室现场制作 P3HT-PC61BM 聚合物体异质结太阳能电池器件以及开展电池性能测试，了解有机太阳能电池的制作工艺和流程，熟悉相关的加工处理和分析测试设备工作原理和使用方法，加深对有机太阳能电池的感性认识，提高学生的实际操作能力，培养学生对科学研究的兴趣。 二、实验仪器
电子分析天平、加热磁力搅拌器、超声仪、紫外臭氧清洗系统、旋涂仪、 惰性气体操作系统、真空蒸镀系统、太阳光模拟器、数字源表、台阶仪 三、实验要求
1.严格按照实验室要求和规范开展实验，未经允许不得随意触摸或按动设备开关或按钮以及设备控制系统。
2.实验期间保持室内安静，保持实验室内清洁卫生。
3.熟悉有机太阳能电池加工与测试相关设备、原理和方法。 四、实验内容和实验步骤
1．聚合物体异质结加工溶液的配制（活性层 P3HT:PCBM 溶液的配制）
在手套箱外称取所需的 P3HT 5.6mg 和 PCBM 5.6mg，混合好装入带有磁子的 5mL 瓶子中，转移到手套箱中；用一次性注射器吸取 0.33mL oDCB（邻二氯苯）溶剂，配成 17mg mL-1的溶液，放到加热台（加热台需要 5 分钟的稳定时间）上，设置温度为 85℃，搅拌 1h 后，冷却至室温待用。 2．导电玻璃表面清洁与处理。
A．首先确认 ITO 面，用万用电表（打到Ω档）测试其表面电阻，有电阻的一面为 ITO，在其反面的边缘处刻‘上’字（见下图）。将 ITO 依次放到去离子水、丙酮和异丙醇中超声清洗 10 分钟。每次超声完毕，用镊子取出 ITO，用同样的溶剂反复冲洗两面三次，之后用氮气枪迅速吹干，立刻放到盛有下一种溶剂的容器中清洗。最后将用氮气枪吹干的ITO 转移到六孔板中转移至紫外/臭氧清洗机（操作详见其说明）中，将 ITO面朝上，表面清洁处理 10 分钟后，将 ITO 取出并置于六孔板中待旋涂PEDOT:PSS（ITO 面朝下）。
1
xx大学
页码
2
B．在 ITO 表面旋涂 PEDOT:PSS（PH750）层
将清洗后的 ITO 玻璃置于旋涂仪的托盘上，ITO 面朝上，然后将约 9 滴PH750（约 0.3mL）分散液滴到 ITO 上，以 4000 rpm 的速度旋涂 60 秒（将第 I 档设为 0 秒，只用第 II 档），得到月 40nm 厚的 PEDOT:PSS。在滴加 PH750前用氮气枪吹走 ITO 表面灰尘，滴时滴管距 ITO 为 1 厘米，旋涂时加盖。旋涂 PEDOT:PSS 后的 ITO 置于加热台上在 150℃下加热 20min 焙干，然后将上述涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃转移至 MB10 手套箱中。 3．聚合物体异质结薄膜制备。
在 MB10 手套箱中，将涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃置于旋涂仪的托盘上，在 PEDOT:PSS 膜表面上滴 9 滴(约 0.08mL)配好的活性层溶液，在转速为 500rpm 下旋涂 1min，然后将导电玻璃放到玻璃培养皿中，盖上盖子，待活性层薄膜自然干燥。
?注意：滴加和旋涂操作过程中不要将溶液滴洒在手套箱内，否则尽快用无尘布擦拭干；任何可能泄露溶液的操作都用无尘布保护；移动滴管时手抓玻璃管而不是胶帽；用完的滴管放到 240mm*180mm 的加厚自封袋中，谨防滴管扎破自封袋和手套。所有产生的废弃品一律及时放入自封袋中并转出手套箱。 4．电池阴极材料蒸镀。
将干燥后的 ITO/PEDOT:PSS/P3HT-PC61BM/基片转移至 MB20 手套箱中，通过蒸镀模具载入到蒸镀腔中，在老师指导下进行真空热蒸镀电池阴极金属材料。 5．电池性能测试与分析。
蒸镀金属后得到的器件如下图所示，每块玻璃上有 8 块电池器件，蓝色部分表示金属 Ca/Al，黄色部分为 ITO 面，将其放到测试模具中进行测试，此面朝上。斜线部分为器件的有效部分，面积为 9mm2。在每次开始测试之前需用标准电池校准光强。将略宽一些的 ITO 长条一端的膜用剪刀刮掉，放到器件测试模具中，接好电极进行测试。数据的保存格式：20130526 姓名班级学号数据的处理：采用 Origin 中处理 I-V 数据，得到 J-V 曲线。
2
xx大学
6．聚合物体异质结薄膜厚度测试。
采用 DEKTAK XT profilometer 测试 P3HT:PCBM 活性层材料的厚度，并作记录。
第二部分：实验过程记录
1 页码
3
2 3 在ITO表面旋涂PEDOT：PSS（PH750）层 a.用镊子将已处理的ITO玻璃先置于氮气枪下吹走附着物，然后以ITO面朝上的状态置于旋涂仪的托盘上，摁下真空吸附使得玻璃被固定。 b.用移液枪将约0.3ml以配好的PH750分散液分散均匀滴到ITO玻璃上，并使溶液均匀覆盖到玻璃上。 c.以4000rpm速度旋涂60秒。 d.取下已处理的玻璃置于150℃的加热台中烘干20min。 P3HT:PC61BM 的 BHJ 薄膜的旋涂 预备：（非本人操作）将涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃转移至 MB10 手套箱中。 a. 在 MB10 手套箱中，用镊子将涂有 PEDOT:PSS 膜的 ITO 玻璃置于旋涂仪的托盘上，并使之被真空吸附固定。 b.用移液枪移取约0.08ml配好的活性层溶液均匀滴在涂有PEDOT:PSS膜的玻璃上。 c.以500rpm速度旋涂60秒。 d.将导电玻璃放到玻璃培养皿中，盖上盖子，并记录序号为2。 光伏性能测试 预备：（非本人操作）干燥并蒸镀电池阴极Ca（20nm）/Al（80nm）。 a.将略宽一些的ITO长条的一端的膜用镊子刮掉，并用镊子将玻璃移至器件测试模具中，旋调螺丝固定。 b.将红色的两根线同时接在中间三条接线柱的中间一条，将黑线同时接入八块电池器件对应的接线柱之一，然后启动测试仪器，保存数据。
第三部分：数据分析与处理
1.实验测出的I-V曲线图
3