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日益严峻的能源及环境问题已经引起社会各界的广泛关注,将绿色能源太阳能直接转换为电能的光伏电池也随之成为研究热潮。其中聚合物太阳电池由于其克服传统无机太阳电池生产成本高、不易加工等缺陷,同时具备易加工、质量轻、低成本等优点,现已成为太阳电池研究领域的主流。近年来发展的非富勒烯小分子受体光伏材料,具备吸收强、能级可调等特性,其与聚合物给体材料构筑的叠层结构光伏电池,能量转换效率已达到17%。鉴于带隙和能隙在有机光伏电池中的重要作用,本论文主要针对深能级宽带隙聚合物电子给体材料与非富勒烯小分子受体材料的聚合物太阳电池进行研究。论文内容共有四章,第一章概述了聚合物太阳电池的研究背景、电池工作原理、光伏材料、器件结构和器件性能优化等内容。第二章主要介绍了器件制备及多项性能测试方法。三、四两章重点说明硕士期间研究工作。第三章内容中,以一种含有氟代喹喔啉单元的深能级聚合物聚{4,8-二(2,3-二辛基噻吩-5-基)-2,6-噻吩苯并[1,2-b:4,5-b’]噻吩-alt-5,5-[5’,8’-二-2-噻吩基-(6’-氟-2’,3’-双-(3’’-辛氧基苯基)-喹喔啉](PBDTT-FTQ-DO)为电子给体材料,分别与三种具有类似结构的小分子非富勒烯受体材料ITIC,ITIC-Th和ITIC-Th1构筑三个研究体系,系统研究侧链及端基修饰后的电子受体材料对器件光伏性能的影响及体系间器件性能的差异。采用倒置器件结构,热退火方法对器件性能进行优化,最终三个体系器件能量转换效率分别达到了2.85%,7.81%和6.92%。对器件进行多项性能测试,阐述了热退火方法提升器件性能和受体材料结构的差异性对器件性能影响的原因及机理。第四章内容中,为了进一步优化器件性能,获得更高的光电转换效率,选取新型的氯代宽带隙深能级聚合物给体材料(J52-2Cl)和实验室自主设计合成的主链扭曲A-D-A型非富勒烯受体材料2,2’-((2Z,2’Z)-(((4,4,9,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-苯并二茚并[1,2-b:5,6-b’]二噻吩-2,7-二基)双(4-((2-乙基己基)氧基)噻吩-4,3-二基))双(乙烯基))双(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚基))二丙腈(i-IEICO-4F),进行光伏器件研究。采用倒置器件结构,热退火等器件优化工艺,在热退火170℃时获得了13.16%的高效率值,这是以J52-2Cl作为电子给体材料的最高结果。通过退火前后薄膜吸收、激子拆分速率和载流子迁移率等研究,阐述了在J52-2Cl和i-IEICO-4F体系中性能提升的机理。