1、目的及意义

有机太阳能电池由于其制备工艺简单、可大面积柔性加工、生产成本低等优点，在近年获得了广泛关注，能量转换效率不断提高，目前的效率已超过了10%，美国菲利普斯66石油公司于2016 年独立报道了效率为11.84%的有机太阳能电池，2016年2月德国Heliatek公司研发的有机光伏多结电池的转换效率更达到了13.2%。效率提升原因之一就在于界面层的选择及优化。由于传统的界面层材料聚3,4－乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）具有许多缺点，研究新型界面材料势在必行。目前研究比较热的一类界面材料是无机氧化物半导体，本项目将要研究的就是NiO这种无机氧化物。Irwin首先把NiO用在聚合物太阳能电池中，其中NiO是通过脉冲激光沉淀制备的。Manders研究发现，NiO作为界面层能够提高器件的稳定性，有利于工业化生产。从目前的研究来看，氧化镍（NiO）作为一种P型半导体具有宽的带隙（大于3.8eV），具有良好的透过率，是替代PEDOT:PSS非常好的选择。NiO拥有溶液法、磁控溅射法、脉冲激光法、喷雾热解法等多种制备方式，本设计拟采用溶液法和磁控溅射法制备NiO层，通过制备工艺的研究，探究不同制备方法以及制备方法中的变量对制备出的NiO层性能的影响，进而探讨NiO层作为阳极界面层在有机太阳能电池中的应用。

能源、环境和生命健康是人类社会最重要的三个问题，其中能源问题更是现代社会发展的重要基础。由于化石能源的日益枯竭，寻找新的替代能源成为全世界迫在眉睫的重要议题。太阳能作为重要的替代能源之一，得到了政府和产业界的重视，近年来发展迅速。然而传统的硅太阳能电池由于制造成本、工艺和环境等问题制约了自身的发展和应用，新的太阳能电池技术逐渐成为研究与开发的热点。其中，作为第三代太阳能电池技术之一的有机太阳能电池具有多种优点，在个人消费产品、微型电子器件、建筑一体化等领域具有广泛的应用前景，近年来发展迅速，各项指标日益接近商业化。

我国是世界第一大能源消费国，2016年，我国能源消费结构中，化石能源占比87%，清洁能源占比13%。由于化石能源存在的各种问题，寻找替代能源是国家的重要战略布局，因此光伏产业在我国具有重要的战略地位，光伏发电是现有能源体系的重要补充。有机太阳能电池在材料、加工方面具有优势，且具有安装成本低、轻便可折叠等重要优点，是光伏产业发展的重要方向，已经吸引了国内外政府和产业界的广泛关注，因此加快对有机太阳能电池技术的研究，促进能量转换效率及其他性能的提高，逐步推进该技术的产业化，对我国甚至全世界的能源发展、生态环境保护等重要议题都具有显而易见的重要意义。

2、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

一 研究的基本内容

通过溶液法和磁控溅射法制备可用于有机太阳能电池的NiO薄膜，控制和改变制备方法中的各种条件，研究制备条件的改变对制备得到的NiO薄膜薄膜厚度以及透光性能等各种性能参数的影响，进而寻找能够制备性能最优良的NiO薄膜所需要的制备条件。

二 研究的目标

研究溶液法中使用溶液种类、制备环境温度、退火温度、衬底材料等不同制备条件对NiO薄膜薄膜厚度以及透光性能等性能参数的影响。

研究磁控溅射法中制备环境温度、衬底材料、溅射功率、退火温度等不同制备条件对NiO薄膜薄膜厚度以及透光性能等性能参数的影响。

综合考量各种因素对制备得到的NiO薄膜性能参数的影响，寻找出能够制备出性能优良的NiO薄膜的最优制备条件及方法。

三 研究拟采用的技术方案及措施

1 制备方法

溶液法：将前驱体材料溶入溶剂中得到前驱体溶液，将溶液旋涂于衬底表面，通过加热等方式使溶剂等反应或挥发，进而在衬底上得到晶体层。

磁控溅射法：在加速电场的作用下，利用带电的离子轰击靶材，靶材表面的原子或分子被溅射出来进而沉积到衬底上，实现晶体的生长。

2 研究性能参数

NiO薄膜的薄膜厚度、透光性能、光学带隙值。

3 参数表征方法

通过薄膜测厚仪表征NiO薄膜的薄膜厚度；通过紫外——可见分光光度计（UV-VIS）表征NiO薄膜的透光性能；计算出NiO薄膜的光学带隙值。

通过控制变量的方式研究各个制备条件对NiO薄膜性能参数的影响。

4、参考文献

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