【摘 要】
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有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）具有质地轻柔、易制备、可折叠、适用于室内光伏等优势,能够很好地填补传统无机硅太阳能电池在市场上的空缺。但由于其常用的氧化铟锡电极（ITO）含有稀有金属,价格昂贵且不能承受较大弯折,从而难以被应用于实际商业化生产。因此,寻找能够替代传统ITO电极的电极材料对于有机太阳能电池的发展尤为重要。本文聚焦于非氧化铟锡电极在有机太阳能电池器件中
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有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）具有质地轻柔、易制备、可折叠、适用于室内光伏等优势,能够很好地填补传统无机硅太阳能电池在市场上的空缺。但由于其常用的氧化铟锡电极（ITO）含有稀有金属,价格昂贵且不能承受较大弯折,从而难以被应用于实际商业化生产。因此,寻找能够替代传统ITO电极的电极材料对于有机太阳能电池的发展尤为重要。本文聚焦于非氧化铟锡电极在有机太阳能电池器件中的应用,设计并制备出一种非氧化铟锡电极器件,在保证器件性能的同时降低成本,最终成功开发出适用于商业化生产的器件结构。具体研究内容如下:（1）首先我们选取超薄透明金属电极以及PEDOT:PSS PH1000导电聚合物两种非氧化铟锡电极作为器件的透明阳极,以Ag电极及Ti/Al/Ti电极作为阴极电极,最终设计出四种不同的器件结构方案,分别为全金属反置结构、全金属正置结构、PH1000反置结构以及PH1000正置结构。然后,我们选择PBDB-T:ITIC以及PM6:Y6两种非富勒烯体系材料分别作为活性层制备器件。最终结果表明,对于PBDB-T:ITIC体系,四种结构的器件性能差距不大,而在高效率体系PM6:Y6中,全金属反置结构器件所表现出的光伏性能远胜于其他三种器件结构,因此选择其作为后续研究的器件结构。（2）随后,我们针对全金属反置结构进行了深度优化。由于其本身透明电极透过率较低,导致全金属反置结构器件吸收光子的数量远低于常规基于ITO电极的器件。针对这一问题,我们通过调整透明电极厚度的同时改变阴极电极顶层Ti厚度,在提升器件透明电极透过率的同时增加底部阴极对光的反射,从而增加器件吸收光子的数量并进一步提升器件性能。研究结果表明,当透明Ag电极厚度为6 nm并且阴极电极Ti/Al/Ti顶层Ti厚度为2 nm时,器件性能达到最优。同时,研究发现,Ti/Al/Ti电极中Ti薄膜能够与空气反应生成Ti Ox,Ti Ox能够在保护下层Al电极的同时起到界面层调节功函的作用。基于此,我们开发了无界面层的器件结构,简化了器件制备流程。最终测试结果表明,经过优化后的全金属反置结构器件性能与ITO电极器件光伏性能基本一致,但制备成本远低于ITO器件。（3）最后,我们对全金属反置结构得器件在实际应用领域进行了探索。通过使用双层活性层（Bilayer）结构成功抑制了器件内部漏电流,提高了器件在室内弱光环境下的光伏性能;然后,通过进一步的器件制备工艺优化,制备出性能优异的较大面积的有机太阳能电池器件,确保全金属反置结构在生产生活中具有实际使用价值。
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