1、有機太陽能電池以其質輕、可溶液加工、可彎曲、容易進行大面積卷對卷生產(chǎn)等優(yōu)點受到越來越多的科研工作者的青睞。目前，單結有機太陽能電池的光電轉化效率已經(jīng)達到了10％，已經(jīng)滿足商業(yè)化的生產(chǎn)要求。雖然和傳統(tǒng)電池的轉化效率有一段差距，但是其具有的突出優(yōu)點仍然促使人們來不斷探索新的方法來提高有機太陽能電池的轉化效率和穩(wěn)定性，包括設計新型的窄帶隙的給體或者受體材料、也可通過優(yōu)化器件的加工條件和調控界面等。本文中，我們主要研究合成不同的雜化ZnO納米材

2、料，并將其用作反向聚合物太陽能電池的電子傳輸層，以提高電子遷移率和器件轉化效率，同時提高整個器件的穩(wěn)定性。
　　本研究主要內容包括：⑴通過水熱法合成基于ZnO納米結構的核-殼電子傳輸層并將其用于優(yōu)化反向聚合物太陽能電池。一維高度有序的ZnO納米陣列因其高的電子遷移率、較好的光學性能和為電子的傳輸提供了穩(wěn)定直接的通道等優(yōu)點被認作為較好的電子傳輸層材料。本實驗通過調節(jié)水熱反應的水解時間來控制納米陣列的長度，通過連續(xù)離子反應沉積法將Cd

3、S和Ag2S無機納米晶沉積在ZnO納米陣列表面用于修飾其表面缺陷，形成同軸陣列，減少了載流子的復合率，增大了電子傳輸層與活性層之間的接觸界面，電子遷移率和整個電池對光的吸收也提高了。富勒烯衍生物 EEMC被合成用來進一步提高活性層的浸潤性，增加有機活性層與無機界面層的相互接觸性。在基于活性層為 PTB7:PC71BM，電子傳輸層為ZnO/CdS/Ag2S/EEMC核-雙殼納米復合材料時，反向電池的光電轉化效率達到了7.7%，其中短路電流

4、為17.9mA/cm2。⑵有機太陽能的電子傳輸層是介于活性層和電極之間的一個重要的界面層，其為電子的收集提供了一個通道?；谇懊娴幕A上，本實驗中，低溫水熱反應制得的一維陣列可用于以后的大面積生產(chǎn)，但是這也帶來了一些新的問題，低溫生長的ZnO納米晶表面帶有很多缺陷(Zn缺陷和O空位等)，這將會成為抑制電子有效傳輸?shù)南葳?。為了修飾表面缺陷，CdS納米晶通過原位法覆蓋在ZnO納米陣列上，形成ZnO/CdS核-殼納米陣列電子傳輸層，提高了電子

5、的有效傳輸。為了進一步提高有機活性層與無機電子傳輸層的界面相容性和促進活性層在納米陣列間的滲透性，一類有機小分子(TP-OH，BP-OH，BP-OH)被分別用來進一步修飾核-殼陣列缺陷和提高電荷選擇性，采用分子計算來討論有機小分子與電子受體的相互作用力。最后發(fā)現(xiàn)，在基于活性層為P3HT:PC61BM的情況下，利用ZnO/CdS/BP-OH核-雙殼陣列作為電子傳輸層，電池轉化效率達到了4.2%，電池的穩(wěn)定性也較好。⑶研究了基于3D CdS

6、納米晶修飾ZnO納米粒子并用作雜化電子傳輸層對電池光電轉化效率的影響。溶液法合成的ZnO表面帶有很多缺陷陷阱，這些陷阱將成為電子和空穴復合的中心，在很大程度上影響整個器件的光電轉化效率。我們利用水熱法合成了不同形貌的CdS納米晶，包括花狀的(F-CdS)、支化狀(B-CdS)、小尺寸球狀的(S-CdS)，并將這些無機納米晶用來修飾敏化ZnO納米粒子，分別形成ZnO/F-CdS，ZnO/B-CdS和ZnO/S-CdS雜化納米復合材料電子傳