ato透明导电薄膜的性能及其在有机太阳电池中的应用分析word格式论文.docxVIP

关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导 师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、 标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其 他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人（学位论文作者）签名： 201年 月日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同 意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息 机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文（纸质文本和电子文本）以供公众检 索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可 以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文（纸质文本和电子文本）。（涉及必威体育官网网址内容的学位论文在解密后适用本授 权书） 学位获得者（学位论文作者）签名： 201年月日学位论文指导教师签名： 201年月日摘 要近些年来，有机太阳电池（OSCs）由于制造简单、成本低、柔韧性、易于大规模 生产等特点而被认为是最有性价比的新一代太阳电池，因而也引起世界各国的广泛关 注。为了能够尽快实现有机太阳电池的商业化，进一步的降低其制造成本和提高光电转 换效率是当前工作的重中之重，也是有机太阳电池领域当前国际研究的热点。目前基本 上所有的有机太阳电池所使用的透明电极都是 ITO 透明导电氧化物薄膜，但其价格昂贵 且在强酸环境下化学稳定性差，因此人们一直在研究性能更加优良的透明导电薄膜以取 代 ITO 薄膜用来作为有机太阳电池的透明电极。相比 ITO 薄膜而言，Sb 掺杂的 SnO2（ATO）透明导电薄膜具有价格低廉，良好的化学稳定性和热稳定性等优点，在有机太 阳电池上有更好的应用前景。因此，对 ATO 透明导电薄膜的相关研究非常有意义。在 本文中，我们对 ATO 薄膜的性能及其在有机太阳电池中的应用进行了研究。1. 利用射频磁控溅射的方法在玻璃衬底上制备了不同厚度和不同氧氩比的 ATO 薄 膜，利用 X 射线衍射、霍尔效应、四探针、X 射线光电子能谱、透射谱等表征手段对制 备的样品进行表征，研究了厚度和氩气氧气比例对 ATO 薄膜的光电性能的影响。实验 结果表明，随着氧氩比的增加，ATO 薄膜中部分 Sb 离子的价态从 Sb3+ 变为 Sb5+，从而 使薄膜的导电性能变好。最佳的制备工艺参数为：衬底温度 600 °C，氧气分压 0.5 Pa，氩气分压 20 Pa，溅射时间 15 min。在此条件下制得的薄膜的电阻率最低，为 1.99×10-3Ω·cm，相对应的载流子浓度和霍尔迁移率分别为 3.0×1020 cm-3 和 21.61 cm2V-1s-1。所有 制备的薄膜在可见光区的平均透过率均大于 85%，此性能适用做有机太阳电池的透明电 极。然后我们又在导电性能最好的 ATO 导电薄膜上制备了有机太阳电池，并对器件进 行光电性能测试得到：开路电压（Voc）为 0.4 V，短路电流密度（Jsc）为 3 mA/cm2， 填充因子（FF）为 22%，光电转换效率为 1.12%。2. 利用射频磁控溅射的方法在有着 ITO 薄膜的玻璃衬底上制备了厚度为 5~15 nm 的 ATO 薄膜，并利用 X 射线衍射，透射谱，场发射扫描电子显微镜等表征手段对溅射 得到的 ATO/ITO 双层薄膜进行了表征。结果证明，ATO/ITO 双层薄膜的化学稳定性要 优于 ITO 薄膜，而且其光学特性和导电性基本不变。然后又在双层薄膜上制备了结构为ITO/ATO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al 的有机太阳电池器件，同时制备了没有 ATO 薄膜 层的器件以作对比。对不同厚度的 ATO 薄膜对器件光电转换性能的影响的研究表明： ATO 薄膜能提高有机太阳电池的光电转换特性，且当 ATO 薄厚为 10 nm 时器件的性能 最佳，其光电转换效率为 2.43%，相对于没有 ATO 薄膜层的器件而言有着 13%的提高。 此外，文中对光电转换效率提高的原因等一些问题做出了讨论。关键词：透明导电薄膜，Sb 掺杂 SnO2，ATO/ITO 双层薄膜，有机太阳电池ABSTRACTIn recent years, organic solar cells (OSCs) have been considered the most cost-effective next-generation solar cells due to its simp