本论文围绕聚3-己基噻吩：富勒烯(P3HT:PCBM)体系太阳能电池展开研究,主要内容分为三个部分：首先系统地研究了多环芳香烃小分子掺杂在聚合物光伏活性层中的作用,接着将石墨炔引入到器件中,探讨了其在聚合物光伏器件中的应用；最后采用不同有机小分子作阴极修饰层,并对比分析了其对光伏器件性能的影响。1.系统地研究了四种多环芳香烃分子(并五苯、二萘嵌苯、菲、嵌二萘)以不同的比例掺杂在P3HT:PCBM活性层中对器件性能产生的作用。掺杂比例范围选择在0%-1.5%。结果表明,多环芳香烃分子在掺杂活性层之后,对器件的短路电流(Jsc)有明显影响,对开路电压(Voc)和填充因子(FF)影响相对较小。在掺杂比例较小时(小于1%)对活性层薄膜的形貌影响很小,薄膜粗糙度仅有微小改变。通过对比分析材料的能级结构,发现当掺杂分子的能级与给、受体材料能级匹配时,适当的掺杂比例有利于光生激子在活性层中解离效率的提高,从而提高了器件性能。2.将石墨炔引入到聚合物活性层中,当石墨炔作为受体材料与给体材料P3HT形成混合异质结时,没有发现明显的光电响应。当其作为掺杂剂加入到P3HT:PCBM活性层中时,通过改变不同的掺杂比例,器件的Jsc可以有较大提高。这是由于石墨炔稳定的二维结构及良好的半导体特性有利于在P3HT:PCBM网络中形成良好的电荷收集和传输通道,增强了载流子向电极的传输,从而提高了器件的短路电流。3.将具有电子传输特性的有机小分子材料(PBD、Alq3、Zn(BTZ)2)作为阴极修饰薄层引入到聚合物光伏器件中,并对上述三种小分子作阴极修饰进行对比研究。通过分析阴极修饰器件的电压-电流曲线、能级结构、暗电流,发现小分子阴极修饰可以使得器件的内建电场增大,从而提高器件Voc,而过厚的阴极修饰层会使电子和空穴在小分子层中重新复合使短路电流下降。