本体异质结聚合物太阳电池由于其低价、质轻、可大面积加工和半透明等优势受到了广泛关注。随着研究的不断深入,越来越多的材料以及结构被开发出来,目前聚合物太阳电池的效率已经超过17%。半透明聚合物太阳电池由于在大面积制造过程中的成本低廉且具有鲜艳的色彩,因此在建筑集成光伏玻璃的应用方面极具前景。然而,在如何保持合理的平均可见光透射率的同时实现高光电转换效率一直是半透明聚合物太阳电池的关键科学技术问题。本论文旨在通过光学工程及界面工程的协同作用,实现可见光透过率、光电转换效率及显色指数之间的平衡,发展制备出高效半透明聚合物太阳电池。主要内容如下:1.对聚合物太阳电池来说,MoO3是一种很有前途的阳极界面层材料,具有很高功函数。然而,由于其电子阻挡能力有限,MoO3/有机层的界面处界面复合严重。为降低界面复合,我们将少量的NiOx共混入MoO3中来增强阳极界面层的电子阻挡能力。共混的MoO3:NiOx界面层是高度透明的,导带和功函数分别为3.25 eV和5.10 eV,它将基于PBDB-T:IT-M器件的电子寿命从0.63μs延长到了 5.05μs。正是由于MoO3:NiOx阳极界面层的更长的电子寿命和增强的电荷收集,基于PBDB-T:IT-M的半透明器件的光电转换效率显著提高至8.77%,远高于用 PEDOT:PSS(8.04%),MoO3(7.34%)和 NiOx(7.72%)作为阳极界面层的器件,而且平均可见光透过率相比传统用PEDOT:PSS的器件也有所提升,从14.22%提升到了 1 5.93%。2.我们设计合成了多功能的Sn02界面层,系统地研究了界面和光学工程的协同效应,制备出了高性能的多彩半透明聚合物太阳电池。以有限差分时域(FDTD)和光学传递矩阵形式(TMF)的仿真模拟为指导,倒置结构的半透明电池采用具有优化透明度的超薄银膜作为透明电极、采用具有高达95%的透明度和出色的空穴阻挡能力的SnO2膜作为阴极缓冲层、采用具有最佳厚度和激子分布的多种给受体组合作为活性层,充分利用每个功能层的共同优势,最终制备得到了绿色、天蓝色、深蓝色、紫色和樱红色五种不同颜色的半透明器件。五种都表现出了良好的性能,其中,深蓝色器件的光电转换效率最高,为12.88%,平均可见光透过率为25.60%(从370 nm到740 nm),显色指数为97.6,满足了未来商业化光伏玻璃应用的关键要求。