碳电极具有成本低、印刷方便、可有效隔离水氧等优点，因此有望利用碳电极材料实现低成本、高稳定性的钙钛矿太阳电池。无空穴传输层的传统碳基钙钛矿太阳电池面临着空穴提取率低、电子逆向传输，钙钛矿和碳电极界面的载流子复合等问题。文章引入聚(3己基噻吩)(P3HT)作为器件的空穴传输层，使碳基钙钛矿太阳电池ITO/SnO2/MAPbI3/P3HT/Carbon的光伏性能得到了显著改善：器件的光电转化效率从11.16% 提高到13.37%。在氮气环境下，连续光照1000h，太阳电池的光电转化效率可保持初始值的87%，而传统器件在光照500h后，其光电转化效率已下降至初始值的60%。

采用溶剂热法，以氧化石墨烯为前驱体制备了石墨烯量子点(GQDs)，将不同制备条件和质量分数的GQDs掺杂到聚3-己基噻吩和［6,6\]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM∶P3HT)中作为敏感层制备了太阳能电池器件。实验结果表明，敏感层掺杂0.2%质量分数的GQDs时，太阳能电池光电转换效率较未掺杂器件提高了16.45%。敏感层掺杂反应时间4 h和温度220 ℃制备的GQDs，获得低粗糙度和高紫外可见光吸收强度的敏感层薄膜，制备的太阳能电池器件光电转换效率为1.34%，较未掺杂GQDs器件提高了12.60%。因此，GQDs适宜的制备条件和掺杂浓度可以提高太阳能电池器件的光电转换效率。

采取光电流的飞行时间法测量多个通过P3HT(poly(3-hexylthiophene))氯仿溶液用滴涂法制备的有机薄膜所构成的ITO/P3HT/Al器件中的载流子渡越时间,记录到具有较大数据范围的迁移率分布,将全部数据在P-F图(Poole-Frenkel plot)上分析得到迁移率规律地分为三组,可以判断P3HT中存在有三种或更多的不同载流子输运机制。

为了提高太阳能电池的性能, 研究磁性纳米粒子在外加磁场的作用下对聚合物太阳能电池有源层P3HT∶PCBM成膜及太阳能电池性能的影响。 本文采用热分解法制备了磁性Fe3O4纳米粒子, 将不同质量分数的Fe3O4纳米粒子掺入到P3HT∶PCBM溶液中, 旋涂后在外加磁场的作用下自组成膜。通过TEM、XRD对制备的Fe3O4纳米粒子进行表征, 并利用偏光显微镜、原子力显微镜对成膜质量进行探究。结果表明, 采用热分解法制备的Fe3O4纳米粒子直径在10 nm左右, 在外加磁场作用下, Fe3O4纳米粒子对成膜有一定的调控作用。当Fe3O4纳米粒子掺杂质量分数为1%时, 太阳能电池器件的开路电压增加3.77%, 短路电流增加24.93%, 光电转换效率提高7.82%。

为了研究分析界面电荷等特性对器件的影响，制备了基于P3HT给体的单/双受体平面异质结(PHJ)有机太阳能电池(OPV)。首先研究了P3HT膜厚、P3HT溶剂和P3HT膜层的干燥时间对器件性能的影响。为了提高P3HT/SubPc PHJ电池的性能，采用双受体的三元器件结构(P3HT/SubNc/SubPc)，制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT/SubNc/SubPc/BCP/Al的三元瀑布型OPV器件并研究了SubNc层厚度对其性能的影响。结果表明，在二元器件(P3HT/SubPc)体系中，P3HT溶于氯仿和1,2-二氯苯混合溶剂，成膜后干燥10 min退火获得的器件性能最佳。在三元器件中，随着SubNc厚度的增大，器件光电转换效率(PCE)先增大后减小。当SubNc厚度为5 nm时，器件PCE达到最大。相比于二元器件，三元器件的各项性能得到明显提升。最后，比较研究了不同厚度SubNc薄膜对器件介电特性的影响。

通过逐层旋涂的方法, 制备了P3HT(poly(3-hexylthiophene))与PMMA(poly(methylmethacrylate))双层器件, 并与二者的共混溶液制备的器件进行了性能对比。利用扫描电镜(SEM)表征了双层器件的横截面形貌; 利用电流-电压(I-V)以及电流-读取次数(I-t)测试, 测量了两种器件的开关比以及持续时间特性。其中, 双层器件具有更好的开关比, 可达1×103, 同时反复读写测试表明器件性能非常稳定。为了解释电双稳现象产生的机理, 对双层结构器件的电流-电压曲线进行了线性拟合, 利用器件的能级图进行分析, 得出了电荷在器件中的传输过程。研究结果表明, 可以通过电荷俘获释放理论解释P3HT/PMMA双层器件电双稳特性产生的机理。

为研究掺杂石墨烯量子点(GQDs)对聚合物电池的影响, 采用溶剂热法制备了GQDs, 掺杂到聚3-己基噻吩和富勒烯衍生物(P3HT∶PCBM)中作光敏层制备了聚合物太阳能电池。掺杂不同浓度的GQDs后, 聚合物电池的开路电压和填充因子都比未掺杂器件高。GQDs掺杂质量分数为0.15%时, 形成的掺杂薄膜平整、均匀, 填充因子提高了17.42%。GQDs经还原后, 随还原时间的延长, 填充因子FF增大。到45 min时, 电池的FF基本稳定, 从31.57%提高至40.80%, 提高了29.24%。退火后, 获得了最佳的掺杂GQDs的聚合物太阳能电池, 开路电压Voc为0.54 V, 填充因子FF为55.56%, 光电转换效率为0.75%。

This work explores the use of poly(3- hexylthiophene) (P3HT) modified carbon nanotubes (CNTs@P3HT) for the cathodes of hole transporter free, mesoscopic perovskite (CH₃NH₃PbI₃) solar cells (PSCs), simultaneously achieving high-performance, high stability and low-cost PSCs. Here the thin P3HT modifier acts as an electron blocker to inhibit electron transfer into CNTs and a hydrophobic polymer binder to tightly cross-link the CNTs together to compact the carbon electrode film and greatly stabilize the solar cell. On the other hand, the presence of CNTs greatly improve the conductivity of P3HT. By optimizing the concentration of the P3HT modifier (2 mg/mL), we have improved the power conversion efficiencies (PCEs) of CNTs@P3HT based PSCs up to 13.43% with an average efficiency of 12.54%, which is much higher than the pure CNTs based PSCs (best PCE 10.59%) and the sandwich-type P3HT/CNTs based PSCs (best PCE 9.50%). In addition, the hysteresis of the CNTs@P3HT based PSCs is remarkably reduced due to the intimate interface between the perovskite and CNTs@P3HT electrodes. Degradation of the CNTs@ P3HT based PSCs is also strongly retarded as compared to cells employing the pure CNTs electrode when exposed to the ambient condition of 20%– 40% humidity.

基于场效应晶体管(FET)结构的光电探测器能通过栅压抑制噪声信号并具有光电信号放大的功能。有机半导体材料已经被广泛应用到光敏晶体管中，全有机探测器对于实现大面积器件制备、降低成本及柔性器件具有十分重大的意义。然而，多层有机聚合物的成膜，必须避免在溶液制备过程中的“溶剂腐蚀”问题。实验中，采用顶栅底接触(TGBC)FET结构及正交溶剂(orthogonal solvent)的方法，以乙酸丁酯作为聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的溶剂，避免对聚(3-己基噻吩)(P3HT)有源层的破坏，成功制备了性能优良的全有机光电探测器Au(源漏极)/P3HT(150 nm)/PMMA(800 nm)/Al(栅极)，其“开/关”电流比达到10³，迁移率达8×10^-3 cm²·V^-1·s^-1。该器件对350~650 nm的光照均有响应，在0.1 mW/cm²光照下其“明/暗”电流比达75。在600 nm光照下，其最大响应度达到0.28 A/W，其响应度变化趋势与P3HT的吸收光谱情况相似。

采用溶液化的方法制备了以PMMA为绝缘层、P3HT为有源层的有机场效应晶体管。研究了P3HT有源层和PMMA绝缘层的旋涂速度对器件性能的影响。实验结果表明,当P3HT和PMMA的旋涂速度均为2 000 r/min时,器件的性能最佳。峰值场效应迁移率为6.84×10-2 cm2·V-1·s-1。结果表明,选择适当的旋涂速度是一种有效提高溶液化制备有机场效应晶体管性能的方法。