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。

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%。

采用溶液旋涂和高真空蒸镀工艺制备了平面和体异质结混合型器件结构的三基色有机光电探测器, 利用实验分步探究其不同组分的活性层厚度、混合度以及前置吸收层对器件光电特性的影响.在此基础上, 对三基色有机光电探测器进行样品制备及测试.结果表明, 混合型结构的光电探测器件对光的吸收几乎覆盖整个可见光区域, 对350~700 nm范围的光呈现出类似于平台式的宽光谱响应.该器件在-1 V偏置电压下, 对红、绿、蓝光的比探测率分别为2.89×1011 Jones、3.22×1011 Jones、1.97×1011 Jones, 表明该器件对红、绿、蓝光有较好探测效果, 尤其对红光的探测率有3~4倍提升.

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%。

采用超声退火方法制备了P3HT/PCBM聚合物有机太阳电池。测试结果表明: 超声退火40℃制备的电池能量转换效率最好, 最优器件的能量转换效率达到了5.16%, 这主要归因为超声退火40℃的电池薄膜内形成了片状PCBM堆积, 有效地提高了器件的电子迁移率和太阳能吸收效率。

用连续波光致吸收光谱研究了3-己基取代聚噻吩和富勒烯混合薄膜中的长寿命离域极化子和局域化极化子，不同泵浦光强度下和不同样品温度下依赖于调制频率的光致吸收信号，结果表明：在毫秒时间级离域极化子和局域化极化子均显示出受缺陷态影响的分散的双分子复合过程；离域极化子和局域化极化子的复合是热活化过程，在激光强度近似为一个太阳常量时，离域极化子和局域化极化子复合的热活化能分别是25 meV和13 meV.

以聚3-己基噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)体系的有机太阳能电池器件为基础，采用喷涂法制备了有机太阳能电池的空穴传输层和有机功能层，研究了基底温度对薄膜的形貌和器件性能的影响，并采用喷涂技术制备了一面积为11.2 cm2的大面积有机太阳能电池器件。研究发现，随着基底温度的升高，薄膜的粗糙度下降，吸收率提高，当基底温度为130 ℃时器件的性能最优，面积为25 mm2的器件的能量转换效率为2.09%。将多个独立的小面积电池进行串联和并联，制备了有效面积为11.2 cm2的大面积有机太阳能电池组件，其能量转换效率为1.83%，在面积增大44.8倍的情况下，效率仅损失不到13%。

介绍了聚合物太阳电池的一般原理、性能表征，以及聚合物/量子点太阳电池结构，重点列举了有机及无机量子点在聚合物太阳电池中的应用，最后提出了改善聚合物/量子点太阳电池效率的方法。

由于有机太阳能电池具有成本低、易加工、可以制作在柔性衬底上等优点备受人们关注。文中采用了溶液旋涂的加工方法, 研究了基于聚3-乙基噻吩(P3HT)与富勒烯衍生物(PCBM)共混的有机聚合物体相异质结太阳能电池。在大气条件下完成了器件的制备与测试, 通过旋涂条件、质量分数、退火条件等优化提升了器件的光电特性, 获得开路电压(Voc)为0.62 V, 短路电流密度(Jsc)为14.97 mA/cm2, 填充因子(FF)为42.21%, 电池效率(PCE)为3.92%的高效聚合物体相异质结太阳能电池。因此, 通过对溶液加工条件的优化, 可以提高薄膜质量, 促进载流子传输和分离的能力。不仅可以提升有机聚合物体相异质结太阳能电池的效率, 也为推进有机太阳能电池的量产化奠定了基础。