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太阳能电池的研究已历经半个多世纪。其中,有机太阳能电池、有机／无机混合太阳能电池、黑硅太阳能电池等虽有成本低、反射率低的优点,但是低的光电转换效率限制了它们的应用。为弄清限制光电转换效率的因素,通过搭建表面光伏测试系统研究了光生电荷的产生、分离和传输等机制。在本论文中,利用该系统研究了P3HT/n-Si异质结中的光生电荷特性、黑硅太阳能电池的表面钝化效果和P3HT:PCBM体异质结的光伏特性。主要研究内容如下：1.根据测试原理,搭建了基于Kelvin探针的表面光伏谱、调制光伏谱和瞬态光伏谱。2.为弄清楚限制有机/无机异质结太阳能电池效率的内在因素,选取了P3HT/n-Si异质结结构,利用表面光伏技术分析了其中光生电荷的产生、分离和传输机制。发现异质结中同时存在一个“快”和一个“慢”的光生电荷的传输机制。此外,P3HT会吸附氧气和水蒸气形成缺陷态,且这一吸附过程是可逆的。最后通过对异质结瞬态光伏的分析,证实P3HT/Si界面态会捕获P3HT中的激子在界面分离出的部分电子,该因素可能是降低基于该结构的太阳能电池的效率的原因。3.黑硅太阳电池的表面态密度非常大,钝化效果的好坏直接影响它的效率。表面光伏技术对表面态非常敏感,所以就运用该技术对表面未钝化、SiO2钝化和SiO2+SiNx钝化的三种黑硅太阳能电池进行了测试分析。首先测试了电池的电学特性,作为光伏谱研究的参考。然后利用表面光伏技术对电池的钝化效果进行了讨论。在电池的瞬态光伏中发现体内复合和表面复合在不同时间段内起着主导作用。表面光伏可以揭示光生载流子的产生以及复合的机制,为继续提高电池的效率提供了理论指导。4.表面光伏技术虽然在分析各种结构总的光生电荷特性具有优势,却很少被用于研究有机异质结。本文中,就选取了表面光伏技术去研究P3HT:PCBM体异质结中的光电特性,通过光伏谱分析得到光生电荷的传输机制。P3HT和PCBM的混合比例、退火温度和环境温度对异质结的光伏响应都有影响。空气也会大大减低异质结的光伏响应,并提高载流子的复合速度。一系列结果表明表面光伏技术完全能够胜任有机异质结光电特性的研究。