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聚合物太阳能电池具有重量轻,制作工艺简单,成本低以及可以制备在柔性衬底上等优点,已经成为太阳能电池研究的焦点[1-3].但是,同商业化的硅电池相比,聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然有待提高.这主要是由于共轭聚合物材料通常具有较窄的吸收谱带,与太阳光光谱不匹配导致吸收光的效率较低.另外,即使能量高于共轭聚合物带隙的光子能够被全部吸收,处于高激发态的激子要以释放热的方式回到最低激发态实现电荷分离,这样很多能量就被损失掉.因此采用吸光范围不同的共轭聚合物材料制备叠层太阳能电池就可以解决这一问题,提高光伏电池的能量转换效率.2007年,A.J.Heeger研究小组利用近红外吸收共轭聚合物PCPDTBT(550-850nm)和聚3-己基噻吩P3HT (100-650nm)分别作为子电池的电子给体材料制备了叠层结构的聚合物太阳能电池,其能量转换效率达6.5％[4].这是目前报道的最高效的有机太阳能电池.本文中我们设计了一种串联连接的叠层聚合物太阳能电池.我们采用吸收互补的共轭聚合物材料P3HT和PCPDTBT分别作为子电池的给体材料,富勒烯衍生物PCBM作为两子电池的受体材料,这使得叠层电池的吸收覆盖了整个可见光区,提高了电池吸收光谱与太阳光谱的匹配.在该串联结构中,我们采用钛的氧化物TiOx/金属铝Al/钼的氧化物MoO3作为叠层电池的中间连接层,其中TiOx为底电池的电子传输层,MoO3为顶电池的空穴传输层,Al作为电子和空穴的复合层,该中间连接层具有较高的透过率(95％),并且具有不对称的能级结构,可以同时作为底电池的阴极和顶电池的阳极,起到了很好的串联连接作用.我们用这种结构制备的叠层电池的开路电压为0.93V,近似为两子电池的开路电压之和(0.56V和0.55V).叠层电池的能量转换效率为2.5％,较两子电池的效率均有所提高,并且叠层电池的外量子效率覆盖了整个可见光区,提高了电池对太阳光的利用率.