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通过扫描隧道显微镜与光谱技术研究小分子/富勒烯有机太阳能电池的界面能级分布与纳米有序结构

DOI：10.3390/nano10030427 期刊：Nanomaterials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 利用液/固界面的扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道谱（STS），分析了低分子量分子DRCN5T及其与[70]PCBM的共混薄膜（厚度：<700皮米）在不同温度热退火处理后的形貌演变过程及能级排列情况。这些薄膜在未经热退火时呈现蠕虫状无定形态；而在120°C热退火后，小分子薄膜区域通过X射线衍射证实发生结晶：结构几何形态转变为规则有序阵列。通过STS确定了半导体体异质结（共混薄膜）在给体-受体界面的能带图谱，其形貌特征与能量特性可与有机太阳能电池（OSC）性能相关联。当结合文献报道的其他技术所采用的热处理与溶剂蒸汽退火工艺时，基于DRCN5T的OSC器件展现出高达9.0%的良好功率转换效率。
作者： Irving Caballero-Quintana，Juan Nicasio-Collazo，Olivia Amargós-Reyes，José-Luis Maldonado，Antonio Jiménez-González，Daniel Romero-Borja
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究低分子量分子DRCN5T及其与[70]PCBM的混合物在经不同温度热退火处理后，极薄固态薄膜的形貌演变过程与能级排列情况，并将这些特性与有机太阳能电池的性能相关联。

研究成果

热退火处理使小分子DRCN5T薄膜及DRCN5T:[70]PCBM共混物在纳米尺度上排列更有序，从而提升了光伏性能。结合热退火与溶剂蒸汽退火进一步优化了器件性能，实现了9.0%的功率转换效率。该研究为有机太阳能电池的制备与优化提供了重要见解。

研究不足

扫描隧道显微镜/扫描隧道谱（STM/STS）分析所需的极薄有机薄膜会因溶剂蒸汽退火（SVA）工艺的施加而被破坏（因其过于薄），从而将分析方法仅限于热退火。

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