【摘 要】
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目前全球经济发展所消耗的能源仍以不可再生化石能源为主。化石能源的使用造成了严重的环境污染,对人类日常生活造成了很大影响,因而人们对可再生清洁能源需求日益迫切。太阳能是一种可再生清洁能源,具有取之不尽用之不竭,便捷安全等优点。太阳能电池将可以太阳能转化为电能,是一种有效利用太阳能的方式。其中有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）具有可溶液加工、可制备柔性器件等优点成为人们
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目前全球经济发展所消耗的能源仍以不可再生化石能源为主。化石能源的使用造成了严重的环境污染,对人类日常生活造成了很大影响,因而人们对可再生清洁能源需求日益迫切。太阳能是一种可再生清洁能源,具有取之不尽用之不竭,便捷安全等优点。太阳能电池将可以太阳能转化为电能,是一种有效利用太阳能的方式。其中有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）具有可溶液加工、可制备柔性器件等优点成为人们关注的重点。随着OSCs给受体材料、器件结构、界面工程等方面不断创新,单节器件功率转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）已突破19%。虽然目前非富勒受体材料的开发对高效率器件的实现做出了先决贡献,但是界面工程也起到了不可忽视的作用。Zn O作为一种性能优良的无机电子传输层材料,在OSCs反式器件中较为常用。然而常用的溶胶-凝胶法制备的Zn O成膜质量较差,表面含有大量空位与缺陷,会不可避免的成为光生电荷捕获中心,导致与活性层薄膜的接触质量不理想。本文针对以上问题采用了两种改善Zn O薄膜质量的方式,一是表面修饰,二是掺杂策略,最终达到提升器件性能的目的。具体工作内容如下:（1）将具有自组装效应的有机小分子葡萄糖（Glucose）旋涂在Zn O薄膜表面,制备了Zn O/Glucose（Zn O/Gl）电子传输层,并构建了以PTB7-Th:PC71BM为光吸收层的反式器件。当Glucose旋涂速度为3000 rpm时器件性能达到最佳,PCE为9.49%,相比于基于纯Zn O电子传输层参比器件8.51%的效率,提升了11.6%。随后系统性的研究表明,Zn O薄膜表面间隙可以被Glucose填补修饰,进而改善Zn O薄膜质量,优化活性层与Zn O电子传输层的界面接触。而且基于Zn O/Gl复合电子传输层器件激子分离与电荷收集更有效,器件内部双分子复合与缺陷态辅助复合损失被抑制,促进了器件内部的光生电荷转移,最终明显提高了修饰器件的光伏性能。（2）将有机小分子缩二脲（Biuret）引入Zn O前驱体溶液中作固体掺杂剂,制备了掺杂复合电子传输层,并应用在PTB7-Th:PC71BM光吸收层体系中。当Biuret在前驱体中的浓度为0.5 mg/m L时器件光伏性能达到最优,最佳PCE为9.57%,相比于参比器件8.52%的效率,PCE提高了12.6%。研究表明经过Biuret掺杂修饰后,Zn O纳米颗粒生长不均匀造成的薄膜间隙可以被填补,进而钝化Zn O缺陷,提高其电荷传输性能。掺杂复合电子传输层,可以有效提升器件内部激子利用率,抑制器件内部光生电荷的复合损失,减小器件的传输电阻,促进器件内部电荷传输。此外还在P3HT:PC61BM光吸收层体系中证明了该方法的普适性。
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