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聚合物太阳能电池具有轻质、易加工、可以卷对卷生产等特点,因此是一种具有巨大应用潜力的光伏技术,采用给体(D)和受体(A)组成的D-A共聚物在高性能的聚合物太阳能电池中至关重要。目前提高太阳能电池能量转换效率的主要方法包括:开发高性能的给/受体材料,优化活性层形貌,开发高性能界面材料,开发新型的高效器件结构等。在本文中,我们研究了一系列新型的D-A共聚物作为给体材料的太阳能电池器件的光伏性能。主要通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安分析法考察了五个新型D-A型共聚物的分子结构对其光学性能和电化学性能的影响。研究了给体与受体的质量比、活性层厚度、添加剂含量、载流子迁移率、电子空穴迁移平衡性及活性层形貌对D-A共聚物光伏性能的影响。本论文的具体研究内容及结果如下:(1)研究了两种基于BTTP和iBTTP内酰胺单元共聚物PBDTBTTP和PBDTiBTT的光伏性能,分析了同分异构体对光伏性能的影响。与PBDTBTTP相比,PBDTiBTT的带隙较窄,可以捕获更多的可见光,较好的分子堆积结构使其具有更高的载流子迁移率。基于PBDTiBTTP的太阳能电池的电荷双分子复合较低,电子空穴迁移平衡,形貌规整,所以PBDTiBTTP电池具有较高的Jsc、FF和较好的光伏性能,其效率达到6.51%。(2)研究了基于 dithieno[3,2-b:2’,3’-d]pyridin-5(4H)-one unit(DTP)单元的 D-A共聚物PDTP4TFB的光伏性能,将其作为电子给体与电子受体PC71BM或ITIC组装了太阳能电池器件,经过器件优化,PDTP4TFBT:PC71BM和PDTP4TFBT:ITIC电池的能量转换效率分别达到8.75%和7.58%。研究表明,添加剂DIO对富勒烯及非富勒烯电池膜的形貌及电池性能有较大影响,添加剂的加入有利于PC71BM的分散,从而使活性层材料中给体与受体能形成更好的相分离,从而提高了聚合物太阳能电池PDTP4TFBT:PC71BM的效率,然而对于PDTP4TFBT:ITIC电池,添加剂增加了活性层材料的聚集,从而使电池效率降低。三元电池PDTP4TFBT:PC71BM:ITIC(1:1.2:0.3)的效率达到 9.2%。(3)研究了两种基于多环芳香内酰胺构筑单元[2,2’-bidithieno[3,2-b:2’,3’-d]pyridine]-5,5’(4H,4’H)-dione(BDTPi)的D-A共聚物PThBDTPi和PSeBDTPi作为受体太阳电池的光伏性能,研究了给/受体比例、活性层厚度、添加剂用量、载流子迁移率和共混膜形貌对电池性能的影响,制备的PThBDTPi:PC71BM和PSeBDTPi:PC71BM电池的能量转换效率分别为8.11%和 6.50%。