论文题目：通用高分子作为界面层提高有机太阳电池的空气与机械稳定性
摘要：近年来,得益于有机太阳电池给受体材料的飞速发展,器件的光电转换效率已经超过了18%。然而,有机太阳电池想要实现商业化应用,不仅需要高的光电转换效率,还需要有良好的长期稳定性。这是因为给受体材料在水、氧以及光照条件下,会不可避免发生物理和化学降解。因此,提高电池的稳定性,还可以从界面层入手。目前,常用的高性能界面层材料多为金属氧化物或共轭聚合物电解质,本身具有不稳定性的特点,本文拟将稳定的通用高分子作为界面层,提高有机太阳电池的空气和机械稳定性。首先,将商业化且化学稳定的聚烯烃弹性体POE作为阳极界面层,引入高效的PBDB-T:ITIC,PM6:IT-4F以及PM6:Y6体系中。与传统的MoO3界面层相比,POE作为界面层,能更有效地提高空气和机械稳定性。POE能选择性地传输空穴而不是电子,与活性层表面接触电势提高以及活性层和电极间形成更好的欧姆接触有关。POE可以起到封装的效果,阻止水、氧以及电极的Ag原子扩散进入活性层。PM6:IT-4F电池在湿度为70%的空气氛围下放置150天后,以POE为界面层的器件,其效率从11.88%衰减到9.60%,仍保留了初始效率的80%。而以MoO3为界面层的器件,30天后,其效率从12.31%衰减到2.98%。POE可应用于柔性和大面积的器件制备中,加快有机太阳电池的商业化应用。另外,在正向有机太阳电池中,常用的PEDOT:PSS空穴传输层存在酸性和吸湿性的缺陷,而醇溶性电解质作为电子传输层在光照下易降解。本文提出在PEDOT:PSS和活性层之间引入一层的聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯（PS-r-PMMA）,并用聚偏氟乙烯（PVDF）作为电子传输层,实现了电池的内封装。电池在空气中光照360小时后,仍保留初始效率的80%,而传统结构的电池效率下降到初始值的40%。
关键词：有机太阳电池;稳定性;界面层;高分子聚合物材料;表面电势
学科专业：材料工程（专业学位）
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 概述
1.2 有机太阳电池
1.2.1 有机太阳电池的基本结构及原理
1.2.2 有机太阳电池的基本性能参数
1.2.3 有机太阳电池器件结构的发展历程
1.2.4 有机太阳电池的进展和存在的问题
1.3 有机太阳电池稳定性研究以及改善稳定性的方法
1.3.1 通过分子设计合成新材料改善稳定性
1.3.2 溶剂添加剂改善稳定性
1.3.3 添加第三组分改善稳定性
1.3.4 通过界面修饰改善有机太阳电池稳定性
1.4 论文的选题与切入点
第2章 聚烯烃弹性体作为阳极界面层改善非富勒烯太阳电池的机械与空气稳定性
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料及试剂
2.2.2 实验仪器与表征手段
2.2.3 实验部分
2.3 结果与讨论
2.3.1 POE作为反向器件的空穴传输层
2.3.2 不同体系中POE作为空穴传输层的光伏性能
2.3.3 POE空穴传输层的作用机理
2.3.4 POE作为空穴传输层的普适性
2.3.5 器件的水、氧、光和机械稳定性
2.4 本章小结
第3章 聚合物界面层内封装的高效稳定正向有机太阳电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料及试剂
3.2.2 实验仪器与表征手段
3.2.3 实验部分
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 器件结构及材料的光学性质
3.3.2 两种聚合物修饰界面的作用机理
3.3.3 两种聚合物修饰界面对器件性能的影响
3.3.4 器件的稳定性
3.4 本章小结
第4章 结论与展望
致谢
参考文献