【摘 要】
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基于共轭聚合物给体和富勒烯受体的聚合物太阳能电池（PSCs）,因为其低成本、制备方式简单、可兼容柔性衬底等优势,成为了解决能源短缺的可靠方案之一。在反型结构的聚合物太阳能电池（i-PSCs）中,第三代半导体材料氧化锌（ZnO）是最常用的电子传输层（ETL）材料,ZnO具有电子迁移率高、光学透明度好、可溶液制备等优点,并且ZnO与富勒烯受体表现出良好的能级匹配性,所以研究ZnO的可控制备是非常有意义
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基于共轭聚合物给体和富勒烯受体的聚合物太阳能电池（PSCs）,因为其低成本、制备方式简单、可兼容柔性衬底等优势,成为了解决能源短缺的可靠方案之一。在反型结构的聚合物太阳能电池（i-PSCs）中,第三代半导体材料氧化锌（ZnO）是最常用的电子传输层（ETL）材料,ZnO具有电子迁移率高、光学透明度好、可溶液制备等优点,并且ZnO与富勒烯受体表现出良好的能级匹配性,所以研究ZnO的可控制备是非常有意义的。此外,溶液法制备的ZnO薄膜,因表面存在密度较大的缺陷会成为电子陷阱,使得器件中界面电子的收集效率下降,进而导致器件光电转换效率的下降及稳定性变差。ZnO表面缺陷钝化可以通过掺杂或者表面修饰来解决或减弱。本文基于这样的研究背景,在空气环境下,对于反型PTB7:PC71BM器件的ZnO进行了调控研究,内容如下:（1）在溶胶凝胶法体系中,通过调控配体的种类,发现与乙醇胺相比较,正丙胺和三乙胺为配体的ZnO溶胶在低温退火下性能更好,在130℃和150℃的退火温度下,器件能量转换效率（PCE）达到了6.98%和6.87%。纳米粒子法体系中,以正丁醇:甲醇:氯仿=31:2.2:2.2（v/v）混合溶剂分散的ZnO纳米粒子用作电子传输层,器件的最高PCE可达7.91%,且在ZnO ETL无退火处理时PCE也能达到7.11%。（2）合成了1:9和1:12的keggin型缺位磷钨酸（PW9和PW11）多金属氧酸盐,将其与ZnO纳米粒子溶液混合,当掺杂浓度为0.1 mg/m L时,基于ITO/ZnO-PW11-0.1/PTB7:PC71BM/Mo O3/Al结构的器件的PCE最高可达8.66%,相比对照器件有18%的提升。（3）将金属螯合物In（acac）3和Ga（acac）3引入ZnO溶胶,制备In-ZnO和Ga-ZnO ETL,发现器件性能低于未掺杂的对照组。将其溶解在异丙醇中直接旋涂成In2O3和Ga2O3膜,并与ZnO复合,基于In2O3/ZnO复合ETL的器件的PCE可达7.07%。本文包括图43幅,表25个,参考文献95篇。
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