随着社会发展,能源问题日益突出,开发利用新的可再生洁净能源已成为世界各国关注的焦点问题之一。其中,太阳能以其洁净无污染等特点受到各国科学家和政府的青睐,合理地开发利用太阳能资源对缓解能源压力有着重要的现实意义。有机太阳能电池以其可大面积制作、工艺简单、廉价、柔性等优点近年来得到了很好的发展。本论文主要以P3HT:PCBM和P3HT:ICBA作为活性层的电子给体和受体材料,针对电场调控体异质结内部分子排布,电极形状变化,以及有序性液晶分子掺杂等,产生电场对有机太阳能电池性能的影响进行了实验研究。论文主要从这三个方面进行了讨论。首先,以P3HT:PCBM为活性层,对其添加垂直的外加电场,讨论了外电场对电池器件的影响。结果表明,在外电场的作用下,活性层分子内部极性分子得到较高程度的有序排列,聚合物太阳能电池器件的短路电流有了一定的提高,能量转换效率也有所提升。同时也讨论了外电场对器件薄膜的影响,并利用活性层材料铁电性,对这一现象进行解释。其次,制作了相同面积、不同形状的太阳能电池电极,针对电极的形状对器件性能参数的影响进行了研究。开路电压、短路电流密度、填充因子和能量转换效率。曲率较大的电极产生的不均匀电场将更容易引起载流子复合,在一定程度上也影响了器件效率。最后,在活性层P3HT:ICBA中掺杂胆甾液晶氯化胆甾醇,从微观分子排布和宏观器件性能对电池各方面特性进行了讨论,结果表明,参杂液晶将更有利于器件电池性能的提高,并从活性层内部分子排布、薄膜形貌以及光学特性等方面进行了深入讨论。本研究从有机太阳能电池器件的工作原理出发,研究了电池中电场分布对其性能的影响,圆形电极对应的电池器件具有较好的器件性能,相反,曲率较大和有尖角的电极对应的电池则光电性能较差,相比之下,最优的圆形电极器件比三角形器件能量转换效率提高了19%。同时,当外加电场方向与电池正极指向负极方向相同时,聚合物太阳能电池的短路电流密度有所提高,从未加电场时的7.2m A/cm2提高到了8.0 m A/cm2,能量转换效率从2.4%提高到了2.8%,外量子效率的则从未加电场时的42%提高到了49%。具有较好自组装特性的液晶材料可以辅助活性层材料有序排列,适当浓度掺杂使器件的开路电压提高到了0.78 V,最终可以使能量转换效率提高了10%。研究者期待该工作能够对聚合物太阳能电池研究和制备工艺方面提供有意义的参考价值。