【摘 要】
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有机太阳能电池具有质量轻、柔性好、成本低等优点,有着广阔的应用前景。近年来,随着高效率非富勒烯（nonfullerene,NF）活性层的发展,基于刚性基底的小面积单结有机太阳能电池能量转换效率已经突破19%。但是,柔性有机太阳能电池的发展仍然缓慢,小面积（＜0.1 cm~2）和大面积（＞1 cm~2）的能量转换效率分别为16%和10%左右。主要的原因之一是缺乏低方块电阻、低表面粗糙度、高光学透过的
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有机太阳能电池具有质量轻、柔性好、成本低等优点,有着广阔的应用前景。近年来,随着高效率非富勒烯（nonfullerene,NF）活性层的发展,基于刚性基底的小面积单结有机太阳能电池能量转换效率已经突破19%。但是,柔性有机太阳能电池的发展仍然缓慢,小面积（＜0.1 cm~2）和大面积（＞1 cm~2）的能量转换效率分别为16%和10%左右。主要的原因之一是缺乏低方块电阻、低表面粗糙度、高光学透过的柔性透明电极。针对这些问题,本文以柔性有机太阳能电池为研究对象,从高性能柔性透明电极的设计和优化角度展开研究。主要研究内容如下:（1）基于水转印活性层和非同步刻蚀方法制备出全溶液加工型有机太阳能电池。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为一种高效透明电极被应用于富勒烯有机太阳能电池中。本文研究发现被广泛应用于非富勒烯活性层（PM6:IT-4F）中的添加剂1,8-二碘辛烷（1,8-diiodooctane,DIO）在酸性环境下会还原PEDOT:PSS电极,降低PEDOT:PSS功函数,抑制空穴的传输以及影响了器件的效率。PEDOT:PSS作为顶电极与高效率非富勒烯活性层不兼容的问题限制了其在非富勒烯太阳能电池中的应用。针对这一问题,本文通过在PM6:IT-4F活性层和PEDOT:PSS顶电极之间利用水转印技术插入一层不含DIO的超薄（15 nm）活性层,成功规避了DIO与PEDOT:PSS电极之间的氧化还原作用。更进一步,开发出非同步刻蚀方法（激光刻蚀和磷酸除去PSS）对底电极PEDOT:PSS进行图案化,基于PM6:IT-4F非富勒烯活性层,实现了能量转换效率为8.1%的全溶液加工型有机太阳能电池。（2）开发出一种超薄银电极并制备出高效且机械性能优异的柔性有机太阳能电池。非富勒烯受体的光谱吸收范围扩展到近红外区域（950 nm）,但是由于PEDOT:PSS电极在该区域有较强的吸收,限制了非富勒烯有机太阳能电池的能量转换效率。为了解决上述问题,开发一种超薄银柔性透明电极（FTE）,提出使用具有氧化性的有机金属过氧化物（OMP）辅助薄银生长。在OMP润湿层上,银薄膜的渗透阈值厚度降低到2 nm。并采用传输矩阵法优化上下减反层Zn2+螯合聚乙烯亚胺（PEI-Zn）的厚度,实现了优异的光学性质（平均透射率达到80%）和机械柔性,同时电极的表面粗糙度低（0.19 nm）。基于优化后的超薄银电极,制备出效率为14.4%的柔性有机太阳能电池。利用VHB弹性体引入的褶皱降低光的反射,器件效率增加至16.3%。（3）制备出高效率的柔性大面积有机太阳能电池模组。柔性大面积器件的制备已经成为目前的研究热点,底电极的方块电阻和粗糙度限制了大面积器件进一步的发展。在前一章中开发的薄银透明电极基础上,设计并优化模组结构使得单结子电池的宽度为0.5 cm,P1、P2、P3的宽度分别为200μm、350μm、200μm,模组的几何填充因子（GFF）达到86%。制备了结构为PET/FTE/PM6:BTP-e C9:PC71BM/MoO3/Ag的柔性大面积有机太阳能电池模组,基于该薄银电极的柔性大面积（23.3 cm~2）器件效率为12.1%。
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