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聚合物太阳能电池(PSCs)与传统的无机太阳能电池相比具有制备方法简单(可采用喷涂,刮涂等方法制备)、成本低、重量轻以及可制备大面积柔性器件等优点而受到广泛关注。但是目前聚合物太阳能电池的能量转换效率(PCE)以及器件稳定性还无法与无机太阳能电池相抗衡,还不能实现商业化。为了改善聚合物太阳能电池性能,本论文主要从器件结构的优化、电池界面的优化以及新材料的设计合成三个角度展开工作,具体如下：(1)为了提高聚合物太阳能电池的稳定性,以TIPD作电子收集层,制备了ITO/TIPD/PBDTTT-C:PC71BM/MoO3/Al结构的反向结构聚合物太阳能电池。该器件在AM1.5G,100mW/cm2的光照条件下PCE达到7.36%,相比于该材料正向结构的光电转换效率(6.44%)提高了14%。(2)分别以PEDOT:PSS、二(乙酰丙酮)氧化钼(MoOAA)、二(乙酰丙酮)氧化饥(VOAA)作为空穴传输层制备了ITO/PEDOT:PSS (MoOAA VOAA)/P3HT:PC61BM/Ca/Al结构的太阳能电池。用MoOAA传空穴传输层时,基于P3HT:PC61BM体系的转换效率为432%；基于P3HT:IC60BA体系的转换效率为6.38%。用VOAA作空穴传输层时,基于P3HT:PC61BM体系的转换效率为4.24%；基于P3HT:IC60BA体系的转换效率为6.20%。(3)以P3HT为电子给体,富勒烯衍生物NC60BA为受体材料,制备了ITO/PEDOT:PSS/P3HT:NC60BA/Ca/Al结构的聚合物太阳能电池。在溶剂退火条件下,通过优化给受体比例、活性层厚度以及活性层的退火温度来提高器件性能,在AM1.5G,100mW/cm2光照条件下性能达到最优,Voc为0.82V,JSC为9.88mA/cm2, FF为67%,PCE为5.37%。由于NC60BA是无定形的,基于P3HT:NC60BA体系的太阳能电池具有较好的热稳定性,在150℃下加热20h后,器件效率仍然保持在4.5%以上