【摘 要】
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随着有机太阳能电池（OSC）光伏性能日益提高,解决OSC商业化问题迫在眉睫。尽管当前已有效率超过18%的活性层材料,但传输层存在的缺陷依然是有机太阳能电池商业化的巨大障碍,如传统的空穴传输材料聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）,由于其酸性性质会直接影响到活性层材料的电荷扩散与稳定性;同时,溶胶凝胶ZnO因其高温结晶制备ZnO薄膜也与商业roll-to-roll工艺不兼容。
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随着有机太阳能电池（OSC）光伏性能日益提高,解决OSC商业化问题迫在眉睫。尽管当前已有效率超过18%的活性层材料,但传输层存在的缺陷依然是有机太阳能电池商业化的巨大障碍,如传统的空穴传输材料聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）,由于其酸性性质会直接影响到活性层材料的电荷扩散与稳定性;同时,溶胶凝胶ZnO因其高温结晶制备ZnO薄膜也与商业roll-to-roll工艺不兼容。因此,为了制造高性能大面积OSC,本研究选用了高电子迁移率、高透明度、可低温或室温加工的纳米氧化锌（ZnO NPs）作为倒置OSC的电子传输层,并对ZnO NPs进行适当修饰,为制备简单高效倒置有机太阳能电池提供一种有效的手段。本论文的研究内容主要分为以下三个部分:（1）将聚合物电解质聚（9,9-双（3’-（N,N-二甲基）-N-乙基铵-丙基-2,7-芴）-alt-2,7-（9,9-二辛基芴））二溴化物（PFN-Br）添入ZnO NPs分散液中,调节分散体系中纳米粒子的分布,从而获得更致密、更均匀、更光滑的ZnO NPs薄膜。通过对掺杂前后ZnO NPs薄膜的形貌以及导电性能的研究,深入探讨了具备不同掺杂浓度的ZnO NPs对光伏器件性能的影响。实验表明,对ZnO NPs使用PFN-Br掺杂是有效的,具有PFN-Br掺杂的有机太阳能电池其载流子提取大幅提高。（2）为了进一步制备高效的倒置有机太阳能电池,向ZnO NPs分散液中掺入N型小分子N,N’-双（N,N-二甲基丙烷-1-氧化胺）苝-3,4,9,10-四羧酸二亚胺（PDINO）。PDINO的引入不仅能够调节分散体系中纳米粒子的分布,还能大幅降低ZnO NPs的表面功函,使得界面处的电压损失得到进一步降低,与具有原始ZnO NPs薄膜器件相比,掺杂PDINO的器件效率明显提高。（3）选择绿色天然的葡聚糖（Dextran,Dex）作为功能修饰层钝化溶胶凝胶ZnO因退火结晶产生的表面缺陷来制备ZnO/Dex复合电子传输层。研究发现:ZnO/Dex复合层具备更低的表面功函,更高的电荷提取能力,具备ZnO/Dex复合薄膜的单电子器件电子迁移率是单层ZnO的2倍多,从而获得更高效的光伏器件。
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