能源问题关系着社会的发展和人类的生活,太阳能电池利用光伏效应将太阳能转化为电能,被认为是解决能源问题的关键。有机太阳电池由于具有吸收可调的优势,有利于制备半透明太阳电池。目前,半透明有机太阳电池能够实现效率为8%-12%,可见光透过率为20%-40%,但实现建筑一体化应用,还需进一步提高透过率至40%以上。因此制备具有更高透过率的半透明有机太阳电池,需要分析具有不同吸收特性的体系对半透明有机太阳电池的影响,同时需要合理的设计器件结构,我们的工作即围绕此展开。首先,为了说明高效体系在制备半透明有机太阳电池方面的潜力,我们研究了当改变给体比例时,器件的性能变化情况。同时通过对透明电极层的优化进一步改善半透明器件性能。我们选择PM6:Y6-BO高效体系制备器件,该体系不透明器件能够实现16%以上的效率。活性层采用不同给受体比例的半透明器件可见光透过率随着给体含量的降低逐渐增大,当给体含量为50%时,半透明器件的效率最高为11.5%,可见光透过率为20.9%,而当给体含量下降到18.2%时,器件的可见光透过率提高到24%,与此同时,在给体含量为22.2%,器件达到一个最高的光利用率。为了说明不同给受体比例对器件的影响,我们分析了器件的电荷传输和复合特性。结果表明,随着给体含量的降低,空穴迁移率降低,电子迁移率提高,这与活性层中受体增多相对应。电子和空穴的传输不平衡使得器件产生空间电荷从而增加了电荷复合几率,降低器件的性能。基于对高效体系的研究,我们验证了降低给体比例可以在牺牲部分器件效率的前提下一定程度地提高器件的透明度。为了进一步提高器件的透明度,我们接下来的工作中采用了全窄带隙给受体材料体系进行半透明有机太阳电池的研究。我们选用窄带聚合物PM2作为给体,与上一章中相同的高效体系非富勒烯受体Y6-BO进行共混制备活性层。首先,通过对不透明器件的优化,我们在给受体比例为1:1.5时得到了一个最高超过11%的效率,据了解这是关于全窄带隙有机太阳电池的报道中最高的效率。同时,分析薄膜吸收可以得出由于PM2与Y6-BO的吸收范围相近,而Y6-BO更高的吸收强度,因此增大受体比例时薄膜的吸收增大。另外,利用光学模拟指导器件优化,我们得出通过降低活性层厚度和电极厚度可以得到一个更高的透明度,但也会一定程度牺牲器件效率。依据光学模拟,制备具有不同器件结构的半透明器件,在活性层厚度为75nm,金电极为5nm时我们得到一个最高效率约为6%,可见光透过率约为43%的半透明有机太阳电池。最后,通过对全窄带隙体系和高效体系进行对比,结果显示高效体系的效率显著优于全窄带隙体系。而全窄带隙体系的半透明器件可见光透过率显著优于高效体系,并且也显示一个略高的光利用率。通过这个工作我们知道不同吸收特性的体系对制备半透明器件的影响,为了制备可见光透过率更高的器件,可以选用全窄带隙体系或降低高效体系的给体比例两种方式。此工作也为设计高透半透明有机太阳电池提供了新思路,为半透明有机太阳电池产业化奠定了基础。