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聚合物太阳能电池具有质轻、价廉、制备工艺简单和可制备柔性器件等突出优点,很好的弥补了目前商业化太阳能电池的缺点,备受青睐。本文基于P3HT:PCBM太阳能电池,剖析不同功能层对器件性能的影响,着手于不同功能层实现器件性能的改善;同时引入窄带隙给体PTB7对比宽带隙给体P3HT制备PTB7:PC70BM太阳能电池,论文中主要包括以下几个方面内容。(1)分析P3HT:PCBM太阳能电池ITO阳极修饰对器件性能的影响。通过引入稀土配合物Tb(aca)3phen实现有源层对近紫外能量的吸收利用,同时通过稀土配合物薄层的阳极修饰改善有源层排布,引起有源层对可见光的吸收加强,最终实现聚合物太阳能电池能量转换效率的提高。本章通过湿法制备修饰层Tb(aca)3phen薄膜,保留制备柔性太阳能电池的可行性。(2)通过制备高质量的金纳米颗粒,利用金纳米颗粒的表面局域等离子共振的特性改善阳极修饰层,利用湿法制备的工艺实现聚合物太阳能电池性能的提高。基于金纳米颗粒的单一应用,从理论出发提出了金纳米颗粒的双重应用方案,经过实验验证该方案再次实现能量转换效率的提高,对比标准器件能量转换效率提高了26%。(3)通过选择二甲基亚砜掺杂有源层实现P3HT:PCBM太阳能电池性能的提高。分析其提高能量转换效率的机理,当二甲基亚砜的掺杂浓度为3%时得到最高的P3HT:PCBM太阳能电池能量转换效率,相比没有掺杂的基础器件,能量转换效率提高了17%。(4)通过石墨烯量子点的引入,利用有源层溶剂处理和石墨烯量子点改善激子解离和载流子传输实现PTB7:PC70BM太阳能电池能量转换效率的提高。溶剂处理改善了聚合物薄膜的表面形貌;在给体材料PTB7聚集区域的石墨烯量子点起到了受体材料的作用,在受体材料PC70BM聚集区域的石墨烯量子点改善电子传输性能、提高金属电极对载流子的收集效率。对聚合物太阳能电池阴极修饰具有一定的借鉴意义。