【摘 要】
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质轻和柔性是有机太阳能电池区别于其他电池的最主要特点,也是未来能够在众多电池中脱颖而出的制胜法宝。目前关于柔性有机太阳能电池的研究多集中于柔性电极,对活性层本身的柔韧性关注很少。很多绝缘聚合物有着优异的机械性能,在活性层中掺杂适宜的绝缘聚合物可以有效提高器件的柔韧性,如果选择合适的绝缘聚合物,在不影响光伏性能的前提下提高器件的机械性能,这对有机太阳能电池而言有着重大的意义。9,9-双（4-氨基苯基
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质轻和柔性是有机太阳能电池区别于其他电池的最主要特点,也是未来能够在众多电池中脱颖而出的制胜法宝。目前关于柔性有机太阳能电池的研究多集中于柔性电极,对活性层本身的柔韧性关注很少。很多绝缘聚合物有着优异的机械性能,在活性层中掺杂适宜的绝缘聚合物可以有效提高器件的柔韧性,如果选择合适的绝缘聚合物,在不影响光伏性能的前提下提高器件的机械性能,这对有机太阳能电池而言有着重大的意义。9,9-双（4-氨基苯基）芴（BAPF）有着良好的机械性能、介电性能和光学性能,本论文中在活性层中加入含BAPF链段的绝缘聚合物,系统研究了其对有机太阳能电池光伏和机械性能的影响。（1）设计并筛选了两种具有良好的热稳定性、柔韧性的聚氨酯K-BA20和K-BA50,将其引入到PM6:Y6活性层中,器件的能量转换效率和短路电流都得到了提高,其中掺杂5%K-BA20的器件,获得了最佳的效率,电流密度由25.17m A/cm~2提高到了26.71 m A/cm~2,效率也由15.87%提高到16.67%。此外,加入15%的K-BA20后,共混膜的断裂伸长率由5.81%增加到了18.46%,掺杂了5%K-BA20的柔性器件在直径为12 mm的圆柱上弯折600次后,依然能够保持原来效率的50%。表明绝缘聚氨酯的加入可以同时提高有机太阳能电池的光伏和机械性能。（2）通过K-BA20,深入分析了聚氨酯对改善有机太阳能电池光伏和机械性能的作用机理,发现聚氨酯在成膜时更趋向于自聚集形成绝缘基质,均匀分散在活性层中,增加给受体之间的相互作用力,并改善给受体材料的堆积和取向,促进活性层形成了良好的相分离尺度和纳米互穿的网络结构,从而促进激子的解离和传输,抑制载流子复合。此外,聚氨酯具有较强的粘性,可增强活性层与界面层之间的粘附,进一步提高器件的机械性能。（3）进一步验证绝缘聚合物改善有机太阳能电池光伏和机械性能策略的通用性,在全聚合物太阳能电池PM6:PBI中掺杂了含BAPF链段的聚芳醚腈（PAEN）,PAEN具有全刚性结构没有任何侧链,由于主链的链缠结效应,掺入到活性层中可以构建更稳固的绝缘矩阵,从而调控器件的形貌,增强给受体之间的相容性。掺杂5%PAEN的器件,JSC由15.13 m A/cm~2增加到17.19 m A/cm~2,效率由10.03%增加到11.01%,器件的机械性能和热稳定性也得到了提升。证明通过掺杂绝缘聚合物来改善有机太阳能电池的光伏和机械性能是一种非常有效的策略。
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