掃描探針顯微鏡在有機太陽能電池研究中的應用說明

      掃描探針顯微鏡是通過對檢測對象的表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來對物體的結構進行深入的研究。

　　掃描探針顯微鏡在有機太陽能電池研究中的廣泛應用：

　　有機太陽能電池材料來源廣泛、制作成本低廉、能夠實現大面積滾筒式印刷、并且能夠制作出柔性、可彎曲的器件，因而成為當前國際上的研究熱點。有機太陽能電池目前存在的光電轉換效率偏低和器件穩定性差等缺點是制約著其商業化的主要問題。有機光伏電池的效率與構成異質結的材料及其微觀結構、有機光伏電池的穩定性及失效機理與異質結微觀形貌穩定性都有著密切的關系。利用掃描探針顯微鏡（SPM）研究有機太陽能電池材料及器件的局部微觀形貌與器件宏觀性能、穩定性之間的內在規律，合理地指導薄膜的形貌調控，從而達到優化器件性能的目的。

　　1、探測器件的表面形態：一般來說，有機太陽能電池中，有效電荷傳輸的關鍵因素是其活性層的三維微觀形態。其雙連續D-A 互穿網絡結構具有大約10nm的D-A區域長度，類似于激子的擴散長度。優化的形貌是一個動力學的非平衡態，當器件受到光照或者高溫，會向穩定的熱動力學宏觀相分離發展。因此，我們需要在納米尺度范圍內觀察宏觀相分離態下的形貌變化。為了說明上述有機太陽能電池器件穩定性差異的根本原因，需要使用掃描探針顯微鏡SPM 中的AFM 來探測器件的表面形態。

　　2、研究電導率的變化：在太陽能電池制備中，通常在ITO 與活性層中間插入PEDOT:PSS 作為空穴傳輸層。在PEDOT:PSS 水溶液中，PEDOT和PSS 形成一種膠束結構,應用時，對PEDOT:PSS 薄膜進行了不同時間的紫外臭氧處理，利用掃描探針顯微鏡SPM 對薄膜的表面形貌和電導率的變化進行研究，并通過制備經典有機太陽能電池器件的性能測試來印證這些變化規律，從而達到優化電池器件的目的。