本论文简述了太阳能电池领域的发展概况。有机太阳能电池具有质量轻、可用湿法成膜的廉价大面积制造技术;可制成柔性,特种形状器件;通过分子设计和合成新型半导体聚合物,可以容易地调控器件性能,基于这些优点,有机太阳能电池成为近年来最热门的研究领域。当然有机太阳能电池领域存在器件能量转换效率不高的缺点,而影响器件效率的因素主要有以下两方面:(1)活性层分子结构,开发窄带材料有利于对光的吸收;(2)器件结构,优化界面接触,减小串联电阻将有利于提高填充因子。本文对以上两方面内容进行了研究,主要内容如下:　　(1)基于对活性层材料改善的认识,我们考察了活性层分子量对有机太阳能电池器件性能的影响。前人做过一些有机物分子量对器件性能影响的研究,但都是基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)。基于P3HT的研究有规整度的影响,我们在排除规整度影响的前提下,考察分子量对器件性能的影响。通过合成不同分子量的聚(3,4一二甲氧基噻吩)(PAOT),聚(3,4一乙撑二氧噻吩)(PEDOT),这两个聚合物噻吩单体的3、4位均被同样的基团取代,排除了规整度的影响。然后分别以PAOT:PCBM、PEDOT:PCBM为活性层制作器件,随着分子量的增大,器件效率有所提高,PAOT的能量转换效率(PCE)从0.014％(数均分子量Mn=973)提高到0.029％(Mn=1189),PEDOT的PCE从0.0006％(mn=759)提高到0.0019％(Mn=1108)。　　(2)基于对器件结构改善的认识,由减小接触电阻入手。在氧化铟锡(ITO)表面热蒸镀金膜,在金膜表面自组装硫醇包裹层,利用金属-硫醇自组装缓冲层代替传统的PEDOT:PSS缓冲层,改善有机物与无机物之间的界面接触特性,从而减小接触电阻,改善导电性。通过合成含不同噻吩环的硫醇,我们系统研究了噻吩链长对金膜-噻吩基硫醇器件性能的影响。金膜-噻吩基硫醇自组装缓冲层制备的器件,器件效率比标准器件要略好,且随着噻吩环数目的增多,器件效率有所提升(1.61％→1.65％、1.74％),填充因子FF提高较为明显(O.47→0.58、0.58)。说明金膜一噻吩基硫醇自组装层改善了有机物和无机物之间的界面接触特性,从而减小了接触电阻,改善了导电性。同时,器件厚度相比于标准器件也大大减小,使得器件导电性提高,FF因子得到了显著提升。但是器件的短路电流Jsc有所下降(6.78 MA/m2→5.29 MA/cm2、5.32 MA/cm2),主要是由于金膜对入射光的反射导致了活性层对光的吸收利用减少,从而使得短路电流减小。　　(3)为了解决(2)中金膜对光反射导致器件短路电流下降的问题,我们对金膜进行退火使之形成金纳米颗粒,再自组装不同链长的烷基硫醇。金膜-硫醇自组装层的引入有效的改善了活性层与无机电极的接触特性,使串联电阻降低。但由于金颗粒作为载流子复合中心产生淬灭效应,不利于器件性能的提高,硫醇作为金颗粒的覆盖层则有效的减弱了这种淬灭效应。烷基硫醇的烷基链的越长,硫醇对金颗粒的覆盖性能越好,防止淬灭效应的能力越强。因烷基链为非共轭链,电荷传输能力差,所以烷基链过长反而会导致器件中串联电阻增大,使得填充因子降低,从而影响了总体的转换效率。综合以上两方面影响,自组装硫醇的选择要适当。此外,退火形成金颗粒后,金颗粒共振吸收峰由退火前610nm蓝移至550nm,这是由于金属表面等离激元共振吸收依赖于金属形貌,退火过程使得二维的金薄膜形成了三维的金纳米颗粒,吸收峰蓝移。550nm的吸收峰恰好与P3HT的吸收相匹配,被金颗粒吸收的光子能量可以通过偶极子耦合转移给P3HT,从而增加光利用率,有利于器件性能的改善。