【摘 要】
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随着人类社会的发展与进步,能源问题日益凸显,而开发和利用清洁丰富的太阳能是帮助缓解能源危机的重要途径。有机太阳能电池（OSCs）以有机半导体材料作为吸光层,具有材料来源广泛,器件工艺简单,容易通过溶液法制备大面积和柔性器件等优势,因此受到了学术界和产业界的广泛关注,尤其是最近几年,新型高效的有机活性层材料不断革新发展,促使单结OSC器件实现了19%以上的光电转换效率。本文以PM6:Y6高效活性体系
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随着人类社会的发展与进步,能源问题日益凸显,而开发和利用清洁丰富的太阳能是帮助缓解能源危机的重要途径。有机太阳能电池（OSCs）以有机半导体材料作为吸光层,具有材料来源广泛,器件工艺简单,容易通过溶液法制备大面积和柔性器件等优势,因此受到了学术界和产业界的广泛关注,尤其是最近几年,新型高效的有机活性层材料不断革新发展,促使单结OSC器件实现了19%以上的光电转换效率。本文以PM6:Y6高效活性体系为吸光层,通过阴极界面的双层结构设计及新型阴极界面材料的应用来优化器件性能,并分析性能提升的原因,另外研究新型界面材料对器件light-soaking效应的影响。具体工作如下:1.利用Alq3构筑双层阴极界面。Alq3具备较深的HOMO能级和优良的导电性能,其引入优化了界面层的能级排布,提高了器件的复合电阻进而抑制了器件内部的电荷复合,而且PDINN/Alq3双层阴极界面能够优化器件内建电场,促进电荷传输,最终使器件的效率（17.43%）相较单层PDINN器件时（16.89%）有明显改善。2.制备了新型醇溶性苝基阴极界面材料PDIP,将其应用到OSC器件中,并和高效界面材料PFN-Br及PDIN进行了对比研究。结果表明,PDIP对应的器件,器件内部的电荷复合被更多地抑制,从而使器件具有更高的激子解离效率。最终,利用PDIP为界面层的器件实现了17.41%的效率,说明PDIP是一种具有良好应用潜力的新型阴极界面材料。3.发现PDIP能够减少Sn O2薄膜的表面缺陷,较好地消除器件的light-soaking现象,同时PDIP的修饰优化了ITO与ETL之间的电子传输能垒,另外器件内的电荷复合也受到抑制,最终PDIP的界面修饰使器件效率从14.22%提高至15.18%。
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