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有机聚合物太阳能电池由于其低成本、轻质量、可直接打印等优点得到国内外广泛的研究。有机太阳能电池从简单的单层结构逐渐发展到平面异质结结构,到现在共混体异质结结构,每次电池结构的改变都使得器件的性能得到了极大的提高。特别是近几年,叠层结构太阳能电池器件的研究取得了重大的进步。 叠层太阳能电池结构包括并联结构和串联结构。叠层结构能够很好的克服器件对太阳光利用率低的问题,自从提出以来已经取得了良好的发展。本论文采用有机聚合物太阳能电池和有机小分子太阳能电池制作了串联结构和并联结构电池,主要工作有三个方面: 第一,BCP作阴极缓冲层对P3HT:PCBM聚合物太阳能电池性能影响 本章中采用电子传输材料BC P作为P3 HT:P CBM聚合物太阳能电池的阴极缓冲层。分别制备5 nm,10n m,15n m不同缓冲层厚度电池器件来研究BC P作阴极缓冲层对聚合物太阳能电池性能的影响。通过实验发现当BC P材料的厚度为10 nm时,器件的性能最好。实验中制得器件的开路电压为0.582V,短路电流密度8.82mA·cm-2,转换效率达到为3.37%。 第二,活性层优化对AlPcCl:C70小分子太阳能电池性能的影响研究 本章主要是通过对AlPcCl:C70小分子太阳能电池活性层的优化来提高器件的性能。采用活性层厚度为60 nm给受体厚度之比为1:1的器件在室温(未退火)、60℃、90℃、120℃、150℃进行退火处理。120℃下退火器件性能最好,开路电压达到0.72 V,短路电流密度为8.6mA·cm-2,转换效率从2.28%提高到2.47%,性能提高了8.3%。为进一步优化器件的性能,我们研究在相同体异质结结构活性层厚度下不同给受体厚度之比对太阳能电池性能的影响,发现当给受体厚度之比为1:5时,器件性能最好,开路电压达到0.796V,短路电流密度为10.21mA·cm-2,转换效率达到3.71%。 第三,有机小分子聚合物叠层太阳能电池性能研究 本章首先采用不同的中间连接层制作P3HT:PCBM/中间层/ AlPcCl:C70串联结构叠层太阳能电池,并分析了不同的中间连接层对性能的影响。发现当中间连接层为BCP(10nm)/Ag/(1nm)AL(1nm)/MoO3(10nm)时,器件的性能最好,开路电压为1.35V,短路电流密度为6.19mA·cm-2,转换效率为4.61%。同时也制作了 P3HT:PCBM/Ag/C70/AlPcCl的并联结构的共阴极结构太阳能电池,采用15nmAg作为电池的中间连接层和中间电极,器件的开路电压为0.472 V,短路电流密度为2.28 mA·cm-2,转换效率为0.43%。