为了提高双结叠层有机太阳能电池(OSCs)的性能, 我们对有机小分子叠层OSCs的中间层(IL)、阴极界面层(CL)和活性层进行了优化。首先,研究不同低功函数的金属纳米粒子(Mg、Ag、Al和Ca)作为IL对叠层OSCs性能的影响, 得到了最优的IL材料为0.1 nm厚的金属Al, 使得叠层OSCs的PCE提升了50.9%。其次, 研究了不同低功函数金属(Mg、Al和Ca)作为CL对叠层OSCs性能的影响, 并得到了最优的CL金属材料为Mg, 与Al作为CL的叠层OSCs对比, 采用Mg作为CL的器件PCE提升了20.7%。最后采用窄带隙材料DTDCTB取代中带隙材料boron subphthalocyanine chloride(SubPc)作为后子电池的活性层, 与仅采用SubPc的叠层OSCs相比, PCE提升了30.2%。当前后子电池均采用体异质结结构后, 最终叠层OSCs的PCE达到了4.04%, 与最初未优化前OSCs的PCE(2.1%)相比, 最优OSCs的PCE提升了92.4%。

采用传统紫外光刻技术与激光双光束干涉光刻技术相结合的方法,以及激光双光束干涉连续两次曝光的工艺方法,制备了具有多种形貌和周期的微纳米复合结构,解决了利用传统激光干涉加工技术制备微结构的形貌和周期单一的问题。通过优化实验条件,制备出了微米条形光栅、矩形、圆形和六边形点阵与纳米光栅相结合的微纳米复合结构;在玻璃/银膜/CH₃NH₃PbI₃结构中引入微纳米复合光栅结构,CH₃NH₃PbI₃的吸收在可见光范围内得到明显增强,这主要归因于微米光栅的散射效应和银膜/CH₃NH₃PbI₃界面表面等离子激元的电场增强效应的共同作用。