制备了以ZnPc(OC8H17OPyCH3I)8为阴极缓冲层、P3HT∶PCBM为有源层的有机太阳能电池。 对阴极缓冲层ZnPc(OC8H17OPyCH3I)8薄膜分别进行了溶剂蒸汽退火和过渡舱惰性气体流退火处理, 并利用原子力显微镜(AFM)对缓冲层表面形貌进行了表征。结果表明: 这两种退火方法都使缓冲层形貌得以改善。电池效率从2.14%提高到3.76%, 电流密度从8.12 mA/cm2提高到10.71 mA/cm2, 填充因子从0.45提高到0.61。与传统器件相比, 退火处理的阴极缓冲层器件的稳定性也得到了改善, 器件寿命延长了1.4倍。这种简单阴极界面处理方法为改善聚合物太阳能电池性能提供了有效途径。

为了提高有机太阳能电池(OSCs)的性能, 增强器件在空气中的稳定性, 研究了TiO2薄膜作为阴极缓冲层对OSCs器件性能的影响。制备了结构为ITO/TiO2/C70/Rubrene/MoO3/Al的OSCs器件。首先, 通过测量器件效率, 考察了TiO2薄膜对Rubrene/C70电池的性能影响。接着, 通过控制TiO2薄膜厚度, 研究了TiO2厚度对器件性能的影响。实验结果显示, 当TiO2修饰层厚度比较薄时, 器件的各性能参数较低, 随着TiO2厚度的不断增加, 器件的各性能参数呈上升趋势; 当TiO2厚度为81 nm时, 器件的各性能参数达到最佳, 器件的功率转换效率为1.09%, 电流密度为2.55 mA·cm-2, 开路电压为0.88 V, 填充因子为48.69%; 当TiO2厚度继续增加时, 器件的各性能参数开始下降。对比没有TiO2阴极修饰层的器件, 最优时的Jsc、Voc、FF和PCE分别提高了37%、21%、17%和91%, 并阐述了性能提高的原因。

通过Alq3∶CsF复合阴极缓冲层来优化CuPc/C60有机小分子太阳能电池的性能。 当Alq3∶CsF厚度为5 nm, CsF的掺杂比例为4% 时, 加入复合阴极缓冲层器件较Alq3阴极缓冲层器件的能量转化效率提高了49%, 到达0.76%, 并且在室温、 大气的条件下, 器件的稳定性也得到了保持, 与未加阴极缓冲层的器件相比, 半衰期提高了6倍, 达到9.8 h。 通过紫外-可见吸收、 外量子效率和单载流子传输器件等研究了器件效率改善的主要原因是掺入CsF后, 调节界面能级, 改善了Alq3的电子传输特性, 提高了器件的短路电流和填充因子。 比较分析复合阴极缓冲层器件于空气中放置不同的时间的电流电压曲线, 表明Alq3∶CsF可以保持Alq3的良好稳定性, 可以很好地阻挡氧气与水分的扩散, 提高器件的寿命。

制备了基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)与可溶性富勒烯衍生物(PCBM)共混体系的太阳能电池。通过改变活性层退火处理时惰性气氛环境的压强，在一定程度上实现对共混物相分离以及聚合物结晶度的控制，研究了LiF作为阴极缓冲层对不同压强下退火处理的器件性能的影响。实验发现，LiF层的关键作用在于稳定开路电压以及提升短路电流，从而带动转化效率整体提升。结果表明，LiF层可以改善器件活性层与金属电极接触的界面形态，而器件的最终性能则由活性层的微观形貌与电极界面形态共同决定。