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在聚合物/富勒烯体相异质结中,由聚合物结晶纯相、富勒烯结晶纯相以及无定形聚合物与富勒烯形成的共混相所构筑的三相结构形貌有助于电池性能的提高。三相模型中共混相能够提供瀑布式能级,驱动给受体界面处电荷转移态分离;结晶纯相形成载流子连续通路,利于载流子传输至相应电极。另外,共混相和结晶纯相的比例要适中,共混相含量过高将增加载流子非成对复合,结晶纯相过多则降低激子扩散效率。然而,目前尚无有效的方法手段精确调控共混相及结晶纯相比例。因此,正确认识共混相的作用以及如何控制结晶纯相和共混相之间的比例是进一步提高有机太阳能电池性能的关键所在。 本论文以含双分子穿插行为的聚(2,5-双(3-十四烷基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-B]噻吩)/[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PBTTT-C14/PC71BM)体系为研究对象,其中双分子穿插相中富勒烯穿插进入聚合物侧链间形成共混相。我们利用溶液陈化的方法,通过控制聚合物聚集程度调控共混相含量,实现三相模型中共混相中共混相含量的定量调控。在此基础上,我们研究了共混相含量对界面处能级偏移及载流子迁移率的影响,建立了共混相含量与器件性能间的关系。主要内容如下: 1.证实了尺寸效应及分子间静电力作用是PBTTT-C14与PC71BM间形成双分子穿插的必要前提,并通过溶液陈化实现了共混体系中双分子穿插含量的控制。我们利用不同尺寸的富勒烯共混聚合物,发现仅当富勒烯尺寸小于聚合物侧链间距且聚合物与富勒烯间存在静电力相互作用时,PBTTT-C14:PC71BM体系中才能够形成双分子穿插相。同时,我们发现PBTTT-C14在溶液中发生聚集可抑制双分子穿插行为。因此,我们利用陈化控制PBTTT-C14在溶液中的聚集程度,实现了共混体系中共混相含量的控制。 2.调控PBTTT-C14/PC71BM共混体系双分子穿插程度,建立共混相含量与器件性能间关系。通过陈化,我们实现了共混相含量的调节。研究表明共混相含量高,相分离程度小,有利于激子的扩散,但成对复合严重。结晶纯相含量高,利于形成双连续通路,利于载流子传输,但给受体界面处无能级偏移,不利于电荷转移态分离。只有当共混相含量与结晶纯相含量达到均衡时,既利于电荷转移态分离,又利于载流子传输,短路电流提高了3倍。