基于物理瞬態(tài)基底的柔性有機(jī)太陽能電池的研究.pdf

1、作為一種新興技術(shù)，瞬態(tài)電子技術(shù)的關(guān)鍵性特點(diǎn)是在完成了目標(biāo)任務(wù)后可在既定的時間點(diǎn)以可控的速率部分物理消失或全部消失。隨著納米薄膜的發(fā)展，瞬態(tài)電子技術(shù)有了更大的潛能，不僅在生物醫(yī)學(xué)有著很大的應(yīng)用潛力，如人工關(guān)節(jié)，可吸收的手術(shù)縫合線等，在國防建設(shè)和國家安全方面也具有重要的戰(zhàn)略意義，如可分解的電源設(shè)備、信息存儲系統(tǒng)、信息探測系統(tǒng)等。
　　傳統(tǒng)的電子信息材料對瞬態(tài)電子器件并不能完全適用，目前適用于瞬態(tài)電子器件的材料體系還未明確，研究瞬態(tài)電子

2、材料是實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)電子技術(shù)的基礎(chǔ)?；谝陨峡紤]，本論文從可控物理瞬態(tài)材料的角度出發(fā)，選擇可溶于水的聚乙烯醇為基本材料體系，通過引入明膠、蔗糖等，研究不同聚乙烯醇復(fù)合物的光物理特性、機(jī)械性能及可控降解性質(zhì)，初步探索了用此類復(fù)合物薄膜作為瞬態(tài)襯底在有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用前景。具體結(jié)果如下：
　　第一：聚乙烯醇本身彈性模量值小，柔韌性非常好，加入不同質(zhì)量的明膠得到聚乙烯醇/明膠復(fù)合物之后彈性模量迅速增大，硬度變大，但繼續(xù)增加明膠的量之后彈

3、性模量反而減小，這是明膠形成連續(xù)相的緣故。添加明膠還使得復(fù)合物的分解溫度升高，耐溫性變高，主要原因是聚乙烯醇和明膠的分子形成了很強(qiáng)的作用力，發(fā)生了酯化作用，形成酯基。在水溶性方面，明膠的加入使復(fù)合物薄膜的水溶性降低了，并且明膠的比例越大，水溶性越小，為了實(shí)現(xiàn)材料的可控性，定義了63.2％溶解度為瞬態(tài)閾值，對應(yīng)的時間點(diǎn)為時間常數(shù)，聚乙烯醇/明膠的瞬態(tài)特性差，時間常數(shù)值大。
　　第二：在聚乙烯醇中摻入蔗糖得到聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物，其彈

4、性模量值低，并隨加入蔗糖量的增加彈性模量值下降，表明聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物的柔韌性好，從透光度來講，聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜的透光性高達(dá)90％，而且聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜在水中的溶解性高，溶解速度快，加入蔗糖的量越多，在水中溶解速度越快，總體來說，聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜的瞬態(tài)特性好，時間常數(shù)小。
　　第三：采用不同比例的聚乙烯醇/明膠和聚乙烯醇/蔗糖為器件的襯底，制備有機(jī)太陽能電池，電池結(jié)構(gòu)為：聚乙烯醇基襯底/Ag/MoO3/P

5、3HT:PCBM/Ca/Ag，在不同比例復(fù)合物薄膜制成的電池中，效率最高達(dá)到1.88,填充因子最高為57％，這一最優(yōu)性能的電池襯底材料是含蔗糖質(zhì)量最高的復(fù)合物得到的。加入明膠之后，器件的性能有所降低。通過對電池器件的瞬態(tài)特性研究表明襯底為聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物的溶解速度很快，幾十秒的時間器件中間已經(jīng)有斷裂，而襯底為聚乙烯醇/明膠復(fù)合物的溶解速度慢一些，最后襯底薄膜依然呈完整性，所有器件最終均已失效，并和復(fù)合物薄膜水溶性測試得出的結(jié)論是一致