【摘 要】
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近年来,有机光伏电池（OPV）凭借着低成本、轻质量、可通过溶液加工制成柔性器件以及可实现工业卷对卷大面积印刷等诸多优势深受学者们的青睐。最近,基于单结本体异质结（BHJ）型器件报道的能量转换效率（PCE）已经突破18%,基于顺序层积工艺加工得到的layer-by-layer（Lb L）型器件效率也超过17%。然而,这些高效率的OPV的活性层组分大都是采用氯仿（CF）、氯苯（CB）以及邻二氯苯（o-
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近年来,有机光伏电池（OPV）凭借着低成本、轻质量、可通过溶液加工制成柔性器件以及可实现工业卷对卷大面积印刷等诸多优势深受学者们的青睐。最近,基于单结本体异质结（BHJ）型器件报道的能量转换效率（PCE）已经突破18%,基于顺序层积工艺加工得到的layer-by-layer（Lb L）型器件效率也超过17%。然而,这些高效率的OPV的活性层组分大都是采用氯仿（CF）、氯苯（CB）以及邻二氯苯（o-DCB）等毒性较高的卤代溶剂加工的,这不仅会对环境造成重大污染,而且还影响着相关工作人员的身体健康。因此,OPV要想大批量地应用于实际生产,尽可能地使用毒性较低的溶剂来加工并使器件具备良好的稳定性能就显得格外重要。本论文共六章,论文绪论部分先是简单叙述了OPV领域涉及到的基本概念,包括发展历史、工作机理、器件制备过程以及活性层形貌表征常用的手段等;之后还简单介绍了基于非卤溶剂加工OPV的研究进展;后续五章内容分别作如下简要概括。采用了一种与邻二甲苯（o-XY）搭配得比较少的非卤溶剂添加剂1-苯基萘（1-PN）来加工PTB7-Th:EH-IDTBR体系,最终获得的倒装器件效率为10.37%;相较于纯o-XY加工的器件（效率为8.43%）而言,同时提高了光伏性能的三个参数;而且也略高于纯CB加工的器件效率（9.94%）;并且此溶剂组合制备的器件空气存放稳定性能都比CB加工的器件更好。此外,还针对PM6:IT-4F以及PM7:IT-4F两个体系分别使用这三类溶剂体系加工,基于o-XY与1-PN组合制备的倒装器件效率均更高,分别达12.48%和12.29%。比较了低沸点的非卤非苯类溶剂二硫化碳（CS2）与o-XY在加工PM7:IT-4F以及PM7:IT-4Cl两个体系上的应用,在不使用溶剂添加剂的情况下,基于CS2加工的器件效率分别为11.72%、12.52%,均高于o-XY加工的相应器件（效率分别为10.93%、10.77%）,主要得益于CS2加工的器件获得了更高且更平衡空穴和电子迁移能力。使用CS2加工的这两种活性层薄膜对应的器件也表现出了良好的热稳定性。将较高沸点的非卤溶剂o-XY作为一种辅助型溶剂应用到低沸点的CS2溶剂体系中,以寻求合适的薄膜干燥过程。以PM7:Y6-BO-4F作为活性层材料,最终发现使用含3%体积分数o-XY的CS2溶剂体系加工实现了14.70%的效率,高于仅使用其中一种溶剂加工的器件效率。此外,基于PM6:Y6-BO-4F以及J61:Y6-BO-4F两个材料体系,使用这种溶剂组合加工的器件也十分出色,效率分别达15.24%和13.29%。将一种报道甚少的非卤溶剂茚满（Indan）应用到Lb L型PTQ10/Y6活性层的加工。由于小分子Y6溶解受限,故而用CF作为溶剂。最终,基于Indan/CF加工的倒装结构的Lb L器件效率为15.36%,高于CF/CF加工的器件效率（14.93%）。此外,Indan/CF溶剂体系也可应用于基于PM6/Y6材料体系的Lb L器件,获得了14.99%的效率,也高于CF/CF加工的对照器件效率（14.43%）。探索了采用全面非卤溶剂来加工Lb L型活性层。聚合物给体仍选用PTQ10并用Indan作为加工溶剂,选择了Y6的衍生物Y6-BO-4F作为受体,延伸的烷基侧链使得其可应用四氢呋喃（THF）这一非卤溶剂加工。发现在THF中引入少量均三甲苯（MES）作为非卤溶剂添加剂有利于改善器件性能。最终基于Indan/THF+3%MES加工的PTQ10/Y6-BO-4F的倒装Lb L型器件效率最高为14.95%,高于CF+0.5%DIO加工的对照BHJ型器件效率（14.24%）。为此,实现了基于非卤溶剂加工的倒装结构的Lb L型活性层的最高效率。
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