SMDPPEH薄膜热退火过程中微结构变化的原位实时表征

摘要

随着有机太阳能电池的不断发展，新型的有机半导体材料也不断地涌现，相比于聚合物有机半导体材料，可溶性的有机小分子半导体材料由于具有分子量和分子结构固定、易提纯和很好的批次重复性等优点，在有机太阳能电池中得到很大的重视。其中一种以DPP为核联齐聚噻吩的衍生物—SMDPPEH，由于其分子结构具有很好的平面性，以及良好的载流子迁移率高和在可见光区吸收覆盖范围宽等特点，已成为一类具有研究前景的有机半导体材料。对于有机半导体薄膜来说，热退火处理是一种提高有机太阳能电池能量转化效率的有效方法。
　　本文主要研究了SMDPPEH薄膜和SMDPPEH/PCBM共混薄膜在原位热退火过程中的微结构变化。通过原位热退火的紫外-吸收光谱表明，SMDPPEH在100℃及以上热退火时可见区最大吸收峰发生蓝移且吸收强度降低。掠入射X射线衍射结果表明SMDPPEH薄膜在100℃左右退火时有相变产生，并且随热退火温度的升高，SMDPPEH薄膜和SMDPPEH/PCBM共混薄膜的结晶度都在增大，但SMDPPEH分子链的取向性却变差了。通过SMDPPEH在100℃热退火时的相变可明显提高薄膜的结晶度，这是基于SMDPPEH/PCBM体异质结太阳能电池在100℃热退火处理后会明显提高能量转化效率的重要原因。但是当退火温度升高到一定温度时，SMDPPEH/PCBM共混薄膜却发生了大尺寸的相分离。本文同时还对SMDPPEH薄膜熔融再结晶过程中的结晶形态进行了研究，并发现三种不同立体异构体结构的SMDPPEH的结晶形态与在薄膜中结晶的先后顺序也有所不同。