【摘 要】
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当今全球面临着环境污染,不可再生能源不断减少等问题,因此国家大力发展可再生能源来应对环境污染及能源急缺等问题。有机太阳能电池因其制作成本低,灵活性强,对环境友好等特点逐渐成为研究热点。经过几十年的发展有机太阳能电池的效率从原来1%左右提高到了如今的18%以上,并在未来两年向20%迈近。效率的快速增长得益于新型给受体材料的出现和制备工艺的不断完善,但界面工程对于有机太阳能电池来说也是不可忽视的关键要
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当今全球面临着环境污染,不可再生能源不断减少等问题,因此国家大力发展可再生能源来应对环境污染及能源急缺等问题。有机太阳能电池因其制作成本低,灵活性强,对环境友好等特点逐渐成为研究热点。经过几十年的发展有机太阳能电池的效率从原来1%左右提高到了如今的18%以上,并在未来两年向20%迈近。效率的快速增长得益于新型给受体材料的出现和制备工艺的不断完善,但界面工程对于有机太阳能电池来说也是不可忽视的关键要素。一个良好的界面层可有效的提高电池效率,为实现大面积制作和商业化添砖加瓦。相对于活性层材料,界面层材料发展相对落后,这极大的阻碍了有机太阳能电池的进一步发展。针对这一问题,本研究提出了对界面层材料进行掺杂改性的方法来提高光伏器件的效率,为界面层材料的发展提供一条新思路。（1）向阴极界面材料PFN-Br中掺杂三聚氰胺,并通过优化其掺杂比例和器件制备工艺使器件效率达到最佳。UPS测试我们发现,掺杂三聚氰胺的界面功涵从4.51 e V降至4.48 e V,这有利于活性层与阴极形成更好的欧姆接触,提高器件的内建电位(Vbi),提高载流子的传输和收集效率。通过TPC,TPV的测试表明掺杂后的器件非孪生复合得到抑制,最终器件效率从原来的16.54%大幅提升到17.44%。（2）对空穴传输层材料PEDOT:PSS进行改性。通过掺杂的手段向阳极界面层材料中加入磺化石墨烯,UPS测试我们发现,加入磺化石墨烯的PEDOT:PSS功涵从4.91e V上升至5.18 e V,这将改善阳极与活性层的欧姆接触,提高空穴的传输效率。通过原子力显微镜和接触角我们发现掺杂后的界面形貌发生的重排,接触角降低,浸润性提高。功涵和形貌的改善都有利于载流子的传输与收集,最终器件效率得到大幅度的提升,从原来的16.54%提升至17.21%。（3）)通过掺杂的手段对空穴传输层材料PEDOT:PS进行改性。向PEDOT:PSS中加入Sn（SCN）2,通过导电率的测试我们发现掺杂后的界面导电率得到了大幅度提升,从原来的0.08 S cm-1提高到了0.19 S cm-1,这有利于载流子的传输及阳极对空穴的提取。通过空穴迁移率的测试发现掺杂后的器件空穴迁移率得到了大幅提升,且空穴与电子迁移率变得更加平衡。实验结果表明掺杂后的器件效率得到了大幅度提升,从原来的16.28%提高到了16.95%。
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