【摘 要】
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有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）因其成本低、质量轻、兼容柔性以及具有大规模生产潜力等优点,是目前十分有潜力的新一代绿色能源技术。在有机太阳能电池中,电极与活性层的接触界面对器件性能和稳定性至关重要,但目前的界面修饰研究中,更多地关注于电极侧的作用,比如钝化金属氧化物传输层、改变功函数等。但界面层与活性层间的作用却很少被提及。在这篇论文中,使用了一种新的界面层调控策
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有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）因其成本低、质量轻、兼容柔性以及具有大规模生产潜力等优点,是目前十分有潜力的新一代绿色能源技术。在有机太阳能电池中,电极与活性层的接触界面对器件性能和稳定性至关重要,但目前的界面修饰研究中,更多地关注于电极侧的作用,比如钝化金属氧化物传输层、改变功函数等。但界面层与活性层间的作用却很少被提及。在这篇论文中,使用了一种新的界面层调控策略,通过使界面层与活性层产生氢键,基于PM6:Y6体系,优化了倒置器件的性能,改善了活性层内部垂直分布,更有利于电子传输,得到了高效率高稳定性的倒置器件。主要内容分为两部分:1.使用自组装材料作为中间层,引入氢键调控器件性能。在本文中,采用了三种自组装氢键诱导材料1H-苯并咪唑-5-羧酸（2N-SAM）、6-氨基烟酸（烟酸-SAM）和5-甲氧基吲哚-3-乙酸（吲哚-SAM）作为中间层修饰氧化锌（Zinc oxide,Zn O）与活性层之间界面,并基于PM6:Y6体系制备了高效率有机太阳能电池。其中最具代表的2N-SAM修饰器件与Zn O标件相比,短路电流密度(JSC)从24.73 m A/cm~2提升到27.08 m A/cm~2,光电转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）从14.5%提升到了16.03%。研究表明,得益于2N-SAM的羧酸基团,2N-SAM在Zn O表面实现了自组装定向排布,2N-SAM的N-H基团和受体Y6的F原子之间形成了氢键,在活性层中实现垂直相分离,Y6在Zn O侧富集,改善了电子收集效率,提升了界面的稳定性。界面层氢键有效地改善了电荷传输通道,减少了界面层所导致的陷阱辅助复合,激子解离和传输得到了改善。2.探索了利用自组装材料作为空穴选择层的可能性。通过自组装材料调节表面功函数达到阻隔电子、传输空穴的效果,让氧化铟锡（Indium Tin Oxide,ITO）作为阳极使用。发现自组装材料锚定基团的酸性是影响器件性能的关键因素之一。此外,还尝试了在活性层中利用“分子锁”的概念利用氨基分子形成活性层内氢键。与氢氧基形成的氢键作对比,研究了氢键的强弱对于器件性能的影响。本文研究了一系列能与活性层材料形成界面层氢键的自组装材料,证明了界面层氢键的作用以及可行性,为界面层修饰提供了新的思路。
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