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共轭聚合物具有良好的导电性、光电转换效率以及可溶液加工的特性，有望成为未来半导体光电器件的主要制造材料之一。近年来深入的研究使共轭聚合物功能器件取得了巨大进展。为使这类器件达到商业化生产的性价比标准，还需要进一步提高器件效率。由于良好的导电性是器件工作的前提，提高电输运能力是提高器件效率的有效途径之一。因此，研究表征电荷输运能力的重要指标——迁移率的物理规律具有重要的科学价值。
本论文主要研究了共轭聚合物的电输运问题及其在聚合物光电池器件中的作用:
1.利用三维晶格主方程数值模型研究了纯净聚合物迁移率的温度依赖关系，提出了实验测量的迁移率温度关系主要由材料无序程度决定的新观点。模拟结果表明，载流子浓度对一般材料的迁移率温度关系影响不大，不足以解释实验观察到的不同迁移率温度关系。
2.结合耗散粒子动力学方法发展出非晶格主方程模型。这一模型细致区分了链内和链间输运，适合研究链构象对电荷输运的影响。模拟研究发现，纯净聚合物的迁移率与链内、链间跳迁频率比值间存在幂指数关系;聚合物、小分子共混物相分离过程中，伴随链间跳迁和双连续通道大小的竞争，存在最佳迁移率。
3.在三维晶格主方程数值模型基础上，建立聚合物光电池的主方程器件模型研究了迁移率与器件效率之间的关系。模型采用三维体相异质结给受体形貌，并纳入了电子局域态的能量无序涨落。计算表明，器件效率随迁移率增大而单调提高，并在能量涨落为零时达到饱和。效率的提升主要来源于无序涨落减小后释放的束缚电荷。在高迁移率下，形貌缺陷诱导的电荷复合引起开路电压的反常降低。
4.为了验证聚合物光电池中迁移率与器件效率的关系，对比表征了基于BDT-T和BDT的两组给体材料。实验发现含BDT-T单元给体材料的光伏器件具有更高的热稳定性、空穴迁移率和器件效率，并且效率的提升主要来自光生电流的增大。分析表明电流增大主要来源于空穴迁移率的提高，是BDT-T单元具有更大的二维共轭平面和更快链间电荷输运的结果。研究证明加大二维共轭平面的分子设计有利于提高给体材料的光伏特性。