有机薄膜太阳能电池实验技术及制备工艺
该论文中涉及到的实验是制备基于P3HT:PCBM的本体异质结结构太阳能电池。
1.1总述
本实验的实验流程设计：①制备有机材料P3HT:PCBM的混合溶液；②清洗衬底ITO玻璃；③刻蚀；④旋涂；⑤退火；⑥真空镀膜。
实验步骤中所用到的主要实验设备：FA2004分析电子天平，78-1磁力加速搅拌机，KQ5200E型超声波清洗器，电热鼓风干燥箱，TB-616匀胶机，万用表，退火炉，DMP-450型真空镀膜机。
1.2 P3HT:PCBM有机溶液的制备
事先准备好，两个干净的不透光的瓶子，分别标记，用来装配置后的样品。然后，用FA2004分析电子天平称取样品：①取16.2mg的PCBM与19.9mg的P3HT混合，装入标记好的1号瓶；②取20.1mg的PCBM与20.1mg的P3HT混合，装入2号瓶。即用0.8:1和1:1的比例配置作对比。然后在两个瓶子中分别用胶头滴管加入1ml的氯苯作为溶剂，注意氯苯有毒，需要做好防护工作。然后将78-1磁力加速搅拌机的磁子放到溶液中，打开78-1磁力加速搅拌机，调整好转速，封闭溶液瓶，放置搅拌机上，用磁力搅拌机搅拌，搅拌时间为24小时。整个过程中，最好不要让有机物见光，故需要在避光条件下实验。
1.3 清洗ITO玻璃
所谓ITO玻璃，就是在玻璃的一面有导电的铟锡氧化物（ITO），先取整块的ITO玻璃，按所需要切成小片，本实验中，裁成2cm?2cm大小的小片，按实验需要取若干片，该实验重复多次，每次选用了六片。用万用变电阻档测试，区分正反面（通常，有ITO的导电面叫正面，不导电的一侧叫反面），然后在反面角落部分做个划痕标记，以便后续试验区分。
将标记好的玻璃先用自来水冲洗，加洗涤剂擦洗，除掉表面的大颗粒和油污，完了之后用去离子水冲洗，把残留的自来水冲掉，然后放入烧杯中，注意每块玻
璃片要固定分开，以防后边超声的时候粘连，使表面没法洗干净，让去离子水完全浸泡，连烧杯一块放入KQ5200E型超声波清洗器，打开电源开关，用超声波清洗，计时持续15min。
然后浸泡在丙酮中，超声波清洗15min，去掉表面油污；同样，再放入无水乙醇中，用超声波超15min，洗掉残留的丙酮，最后再用去离子水清洗，也是在超声波清洗仪中，清洗15min。如下图3-1,是清洗过程照片。
图3-1 KQ5200E型超声波清洗器
找干净的培养皿，将清洗好的玻璃片放入培养皿，注意，保持正面清洁。再在电热鼓风干燥箱中烘干，烘干过程，干燥箱温度设置在75℃至80℃之间。
1.4 刻蚀
将处理好的玻璃刻蚀，刻蚀图形如下图3-2,
图3-2 刻蚀图形（阴影部分用胶带覆盖）
阴影部分用胶带封住，要保证胶带与玻璃之间没有空气，否则，将会腐蚀不该腐蚀的地方，放入浓度为38%的浓盐酸中，刻蚀约30min，用万用表检查，被刻蚀地方是否导电，若没有，继续刻蚀，每5min检查一次，至被刻蚀的地方不导电为止，然后取出，用去离子水冲洗剩余的盐酸，剥掉胶带。
将刻蚀完的玻璃，按1.3节中的清洗过程，再用超声波清洗仪清洗一次，不过这时候，玻璃上大多是盐酸和少数环境中的微颗粒，没有过多的有机杂物，为了不至于吧可是剩下的ITO再洗掉，每种样品只需要洗5min。清洗完之后，继续烘干。
1.5旋涂
打开匀胶机，设置其转速为600r/min，时间10s；然后1000r/min，旋涂时间设置为20s。转速稳定后，将上面处理好的玻璃片放在匀胶机上。用滴管取定量的P3HT:PCBM混合溶液滴在玻璃片正面。在匀胶机上旋涂20s即可。注意：不同比例的溶液，是用来作对比试验，相同厚度缓冲层的玻璃上分别滴不同比例的溶液。
1.6 退火
实验中使用高温真空退火。
先给退火炉中充气，是其内外压强一致是，打开退火炉，把样品放进去，密封，抽真空，在抽的过程中，要不断旋紧退火炉盖子上的螺丝，使其尽可能的密
闭。然后设置温度，使温度升高，30min内升至140℃时，保持10min；然后再用30min降到室温。退后完成后充气，取出样品。将退火炉抽真空，恢复原样。
1.7 镀Al电极
实验中采用了真空镀膜法，蒸镀Al电极，要在真空镀膜机上完成，该实验所用镀膜机是DMP?450型真空镀膜机。结构如下图3-3。使用过程如下：
图3-3 DMP-450型真空镀膜机
第1步：打开控制镀膜机的电源、打开冷却水水源。
第2步：向钟罩内充气一段时间，使中招内气压与大气压差不多时，升起钟罩，取下平台清洗，同时要清洗窗口，以便镀膜时观察，清洗中，若残留的Al过多，用棉签蘸丙酮擦拭，即可。
第3步：将退火后的玻璃，用耐热胶带粘在平台上，胶带不能覆盖需要镀膜的地方，如图3-4所示，阴影部分要用胶带覆盖。将平台装入并固定。
第4步：取出金属铝片，挂在加热丝上，降下钟罩。
第5步：打开机械泵，抽气，同时热电偶真空计。此时机械泵先抽储气瓶，
等电偶计示数至10Pa以下，打开三通阀，使机械泵抽系统中空气，至电偶计示数小于10Pa，注意：这个过程中要给机械泵保持不断地冷却水。
第6步：打开扩散泵，预热三十分钟，此过程机械泵一直工作。待扩散泵预热完毕，推进三通阀，机械泵抽储气瓶；打开蝶阀，让扩散泵抽真空室。
-110第7步：观察热电偶计示数，待其降到Pa时，打开电离计。
第8步：待电离计示数降到5?10Pa时。开镀膜开关，旋动电压开关，增大电压至2.8V停止，给电热丝通电流。
第9步：从窗口观察，会发现铝片发红、蒸发。
第10步：铝片蒸发完，停止给电热丝加电流，将电压也旋至0V处。关闭镀膜开关，关电离计，关蝶阀，关闭扩散泵，同时让机械泵抽系统。用电风扇给扩散泵降温。
第11步：扩散泵冷却后，关闭机械泵，打开充气阀，给钟罩内充气至一个大气压时，关掉充气阀。
第12步：升起钟罩，取出样品。
第13步：降下钟罩，打开机械泵，抽真空，至电偶计示数到10Pa以下，关闭机械泵，关闭热电偶计，断开冷却水，断开电源。
剥去耐热胶带，器件表面的有机材料层是完全覆盖的。如图3-4：
-3 图3-4 器件图案（阴影部分为ITO，点阵部分为Al，白色部分为有机层）
我们需要将耐热胶带下面的有机材料层，用蘸有丙酮的棉签擦洗掉，即擦掉白色部分有机层。有机薄膜太阳能电池整个制备过程完成，下一章讨论器件测试。
有机薄膜太阳能电池实验技术及制备工艺
