有机太阳能电池简介

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有机太阳能电池

有機太陽能的結構種類
• 1.單層有機太陽能電池
• 2.雙層有機太陽能電池或異質接面有機太陽能電池
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• 3.混合式異質接面有機太陽能電池
P3HT
PCBM
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混合式異質接面有機太陽電池元件結構
P3HT:PCBM (e)
(c)
(b) (a)
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• (a)ITO glass substrate :氧化錫銦(ITO)具有的高透光率(~85%)與高導電率，故濺鍍於玻璃基板上，可當作導電陽極來使用。
ITO
glass substrate
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• (b)PEDOT : PSS : 其功用是當作一電洞傳輸層，可以使分離的電洞能有效的經由傳輸層流至ITO 陽極，並且阻絕電子流至陽極，進而提升電池的效能。
• 另外還具有降低ITO表面粗糙度的功用，進而提升其表面形態；且有效降低元件短路的效應，減少漏電流產生，提升電池之開路電壓表現。
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outline
• 有機太陽能電池簡介 • 有機太陽能電池優缺點 • 有機太陽能的結構種類 • 混合式異質接面有機太陽電池元件結構 • 有機太陽能電池未來展望
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有機太陽能電池簡介
• 有機太陽能電池是利用有機材料使用化學合成的方式調整其能隙(band gap)，讓製作出的元件能涵蓋更廣的太陽光譜，且由於高吸光係數，所以有機層的厚度僅需幾百奈米。並可以利用疊層結構(tandem cell)，去設計每層要用什麼材料去吸收特定波段的光譜，藉此提升轉換效率。

有机太阳能电池

摘要有机太阳能电池因具有本钱低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备的优点而受到广泛关注，对电池原理，构造，材料的研究对提高有机太阳能电池的性能有重大意义。本文主要综述了有机太阳能电池的工作原理，电池构造以及电极材料。并对有机太阳能电池的应用前景做了展望。

关键词原理；构造；材料；应用前景

1.有机太阳能电池简介

有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心局部的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流, 实现太阳能发电的效果.由于无机硅太阳能电池的材料生产本钱高，污染大、能耗高，寻找新型太阳能电池材料和低本钱制造技术便成为人们研究太阳能电池技术的目标。有机太阳能材料和电池制备技术有望成为低本钱制造的选择之一。

世界上第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁〔MgPc〕染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。1986年，行业内出现了一个里程碑式的突破——有机半导体的创造。器件的核心构造是由四羧基苝的一种衍生物〔PV〕和铜酞菁〔CuPc〕组成的双层膜。双层膜的本质是一个异质结，其思路是用两种有机半导体材料来模仿无机异质结太阳能电池。1992年，土耳其人Sariciftci在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子中，而反向的过程却要慢得多。1993年，Sariciftci在此发现的根底上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。随后，研究人员在此类太

阳能电池的根底上又提出了一个重要的概念：混合异质结〔体异质结〕。而所谓“混合异质结〞，就是将给体材料和受体材料混合起来，通过共蒸或者旋涂的方法制成一种混合薄膜。给体和受体在混合膜里形成一个个单一组成的区域，在任何位置产生的激子，都可以通过很短的路径到达给体与受体的界面〔即结面〕，从而电荷别离的效率得到了提高。

有机太阳能电池课件

喷墨打印
利用喷墨打印技术将有机材料打印在基底上，形成薄膜。
掺杂与退火
掺杂
向有机材料中添加其他元素或分子，以改变其导电性能。
退火
对薄膜进行加热处理，使其变得更加稳定和有序。
器件封装
保护有机太阳能电池免受环境的影响，如氧气和水汽。
可以采用玻璃、聚合物等材料进行封装。
提高电池的稳定性和寿命。
采用激光图案化技术，实现高效、高精度的电极制造。
纳米结构
利用纳米技术制造具有纳米级结构的电极和活性层，提高电池的光电性能。
应用领域的拓展
便携式设备
将有机太阳能电池应用于便携式电子设备，如手机、平板电脑等
。
建筑集成
将有机太阳能电池与建筑结构相结合，实现绿色建筑能源供应。
可穿戴设备
将有机太阳能电池应用于智能衣物、手表等可穿戴设备，提供可持续能源解决方案。
有机太阳能电池具有轻便、柔韧和可折叠的特性，使得其在光伏发电领域具有广阔的应用前景。
与传统的硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有更高的可塑性和生产效率。
便携式设备供电
有机太阳能电池可为便携式设备提供可持续的电力供应，如手机、平板电脑、手电筒等。
由于其轻便和柔性的特点，有机太阳能电池可以方便地集成到设备中，为设备提供稳定的电力输出。
02 有机太阳能电池材料

有机太阳能电池的高效制备

1.引言

有机太阳能电池，是一种新型的光电转换器件，具有可弯曲、

透明、轻薄、低成本等优良特点，因此在可穿戴电子设备、柔性

显示器材、汽车光伏等领域具有广泛应用前景。然而，目前有机

太阳能电池的效率还远低于普通硅基太阳能电池，因此如何高效

制备有机太阳能电池成为了研究热点。

2.有机太阳能电池的结构

有机太阳能电池由玻璃/透明导电膜、电子受体材料、电子供体材料和金属电极四部分构成。其中，电子供体材料和电子受体材

料通过界面形成PN结，通过光生电荷对的分离产生电流。

3.有机太阳能电池的制备方法

（1）溶液法

溶液法是目前有机太阳能电池制备过程中最常用的方法之一，

其制备过程大体分为三个步骤：底部玻璃电极涂覆透明导电膜、

制备电子供体膜、制备电子受体膜。其中，电子供体和电子受体

通过滴涂或者印刷等方法涂覆在透明导电膜上，待干燥后通过真

空蒸发、有机分子扩散等方式将另一层材料涂覆在电子受体膜上，形成PN结。

（2）物理气相沉积法

物理气相沉积法通过在真空环境下沉积材料，制备有机太阳能电池。该方法虽然制备简单，但成本较高，且由于材料之间的匹配难度较大，效率较低。

4.有机太阳能电池效率的提高

（1）物理化学方法

通过引入控制界面的物理化学方法可以有效改善电荷注入和传输性质，从而提高有机太阳能电池的效率。例如，控制材料的接面能、提高载流子传输效率等方法，都可以有效地提高有机太阳能电池的效率。

（2）结构优化

通过优化有机太阳能电池的结构，可以减少反射、增强吸收光子的能力，从而提高电流密度；加强界面的活性、减少失活界面的数量，从而提高电荷分离和运输效率。

有机太阳能电池

1.单层太阳能电池（肖特基型）单层太阳电池原理图
单层太阳电池结构图
金属电极层
有机层
半透明金属电极层（或ITO） Glass
光照
Ф:workfunction, χ: electron affinity, IP: ionisation potential, Eg: optical bandgap.
有机太阳能电池给体、受体材料
常用的一些有机施主材料（空穴传导层）
CuPc Copper Phthalocyanine 酞菁铜
ZnPc Zinc
Pentacene DCV5T P3HT 二酐 PPV
Phthalocyanine
并五苯
酞菁锌
α,α’-bis-(2,2-dicyanovinyl)-quinquethiophene α,α’-二氰基-五噻吩 Poly 3-hexylthiophene 聚3-乙基噻吩 3,4,9,10-四羟基二萘嵌苯-
• 3、在衣服表层嵌入轻薄柔软的有机光伏电池与有机发光材料，将太阳能转化为电能并储存，冬天可发热保暖，衣服在夜间也会发出各种色的可见光，使人们的衣服更加绚丽。
• 4、将有机光伏电池应
用在柔性显示器中，其廉价的成本、轻薄、环保、可折叠的性能比其它电池具有更大的优势。采用有机光伏电池作为电源给 OLED屏幕供电，其轻便性能可以减轻重量，使得头戴式显示器更加人性化。

有机太阳能电池

无人机能源
无人机在执行任务时，可通过有机太阳能电池进行充电，提高无人机的续航能力。
物联网与可穿戴设备
物联网设备供电
物联网设备通常需要小型、轻便的能源解决方案，有机太阳能电池能够满足这一需求，为物联网设备提供持续的能源供应。
可穿戴设备供电
有机太阳能电池可应用于可穿戴设备中，如智能手表、健康监测器等，为这些设备提供持久的能源支持。
聚合物给体材料通常具有较高的吸光能力和合适的能级结构，能够吸收太阳光谱中的可见光部分。
低分子量有机物给体材料通常具有较高的电子迁移率和稳定性，能够提高电池的开路电压和光电转换效率。
电子受体材料
电子受体材料是用于接受电子并将空穴转移到给体材料的有机材料。常见的电子受体材料包括富勒烯衍生物和聚合物受体。
根据测试结果对器件结构、材料选择和制备工艺进行优化，以提高光电转换效率和稳定性。
04 有机太阳能电池的优势与挑战
优势
低成本制造
有机材料相对无机材料更为丰富，且生产过程简单，降低了制造成本。
柔性
有机太阳能电池具有良好的柔韧性，可以应用于各种曲面和可穿戴设备。
轻便
由于其轻便的特性，使得有机太阳能电池在便携式能源设备中有广泛的应用前景。
富勒烯衍生物受体材料具有较高的空穴迁移率和稳定性，能够提高电池的短路电流和光电转换效率。

有机光伏电池原理

1. 有机光伏电池的概述

有机光伏电池是一种光电转换器，能将光能转化为电能。与传统

的硅太阳能电池相比，有机光伏电池可制造成柔性、轻便、透明等特

性的薄膜，更适用于细小设备中的能源供应。

有机光伏电池是一种全有机光电半导体材料制成的太阳能电池，

由一层在光吸收层中潜在的聚合物和直接光转化成电的缔合物组成。2. 光吸收和电荷传输

有机光伏电池依赖于在光吸收层（聚合物或小分子化合物）中的

光聚合技术。光的能量使电子从聚合物中跃出并进入接收器中。聚合

物和接受器分别形成空穴和电子。

为了保持光吸收分子中的激发电子数量，不应误工程光吸收分子

的限量浓度，否则太多的光吸收分子会以能量失复合的方式在长时间

段内保留被激发的粒子。电子和空穴被推回原来的聚合物中。

3. 有机光伏膜与传统太阳能电池的不同

有机光伏膜需要有可以吸收太阳能光的聚合物和缔合物，而传统

太阳能电池则是使用无机的硅或类似的材料来捕捉太阳能。

传统太阳能电池中，硅晶体的电荷通过电场分离，沿电池的电极

流动，而有机光伏电池中，聚合物的电荷通过空穴和电子隔离子流动。

4. 突破红外可见光谱

最初的有机太阳能电池无法利用红外线光谱中的能量。然而，科学家最近发现了一种聚合物，它们能够吸收可见光谱和红外光谱中的能量，这使得有机太阳能电池能够更高效地转换光能。

5. 有机太阳能电池的优点和缺点

有机太阳能电池的优点包括：

- 相对成本低，可以大规模生产；

- 可在柔性、轻便、透明的基材上制作；

- 制造工艺简单。

然而，它们的缺点包括：

- 效率相对较低，通常低于硅太阳能电池；

有机光伏电池

有机光伏电池是一种新型的太阳能电池技术，具有许多传统硅基光伏电池无法比拟的优势。有机光伏电池是一种基于有机半导体材料的光电转换器件，与传统硅基光伏电池相比，有机光伏电池具有更低的制造成本、更轻薄灵活、更环保等优势。

有机光伏电池具有更低的制造成本。传统硅基光伏电池制造过程复杂，材料成本高昂，而有机光伏电池可以通过印刷等简单工艺进行生产，大大降低了生产成本。这使得有机光伏电池在大规模应用上具有巨大的潜力，可以为可再生能源的发展提供更多可能性。

有机光伏电池更轻薄灵活。有机光伏电池采用柔性基底材料，可以制成弯曲、可卷曲的光伏电池片，适用于各种形状和场景的应用。这种灵活性使得有机光伏电池可以应用于建筑物表面、电子设备、智能穿戴等多个领域，极大地拓展了光伏电池的应用范围。

有机光伏电池具有更环保的优势。有机半导体材料可以通过可再生资源生产，且在制造过程中产生的污染较少，相比传统光伏电池更具环保性。同时，有机光伏电池的废弃物也更易于回收利用，减少了对环境的影响，符合可持续发展的要求。

虽然有机光伏电池具有诸多优势，但也面临一些挑战。目前有机光伏电池的转换效率相对较低，需要进一步提升；同时，有机光伏电池的稳定性和寿命也需要改进，以满足实际应用的需求。未来，随

着技术的不断进步和研究的深入，相信有机光伏电池将会迎来更广阔的发展空间，为清洁能源领域带来新的突破。

有机光伏电池作为一种新型的光伏技术，具有诸多优势，如低成本、轻薄灵活、环保等，为可再生能源的发展提供了新的可能性。虽然仍面临一些挑战，但随着技术的进步，有机光伏电池必将在未来发挥重要作用，推动清洁能源产业的发展。希望未来能够看到更多有机光伏电池在各个领域的应用，为建设可持续发展的社会做出贡献。

有机光伏电池

有机光伏电池是一种利用有机半导体材料制成的太阳能电池。与传统的硅基太阳能电池相比，有机光伏电池具有成本低、生产工艺简单、柔性可塑性强等优点。同时，由于有机半导体材料的特点，有机光伏电池在低光强环境下也能发挥很好的效果。

有机光伏电池的工作原理是：当太阳光照射到有机半导体材料上时，会激发出材料内部的电子和空穴，形成载流子。这些载流子会在材料内部移动并聚集在电极上形成电流。因此，有机光伏电池可以将太阳能转化为直流电能。

目前，有机光伏电池主要分为两种类型：一种是聚合物太阳能电池（PSC），另一种是小分子太阳能电池（SM-OSC）。聚合物太阳能电池是利用含有共轭结构的高分子材料制成的太阳能电池。这种材料可以通过控制其化学结构和分子量来调节其吸收波长范围和光电转换效率。小分子太阳能电池则是利用含有共轭结构的小分子材料制成的太阳能电池。这种材料可以通过合成不同的分子结构来调节其吸收波长范围和光电转换效率。

有机光伏电池的优点在于其生产工艺简单，可以通过印刷、喷涂等方式制备，因此成本较低。同时，由于有机半导体材料具有柔性可塑性

强的特点，因此可以制备出柔性太阳能电池，并且可以应用于多种场合，如智能手机、手表、衣服等。

然而，与传统硅基太阳能电池相比，有机光伏电池的转换效率较低。目前最高转换效率仅为17.3%，远低于硅基太阳能电池的20%以上。同时，由于有机半导体材料在环境中易受到光、氧气、水蒸气等影响而发生降解，因此其使用寿命也较短。

为了提高有机光伏电池的转换效率和使用寿命，研究人员正在进行多方面的探索和尝试。例如，通过改进有机半导体材料的结构和性质，提高其光电转换效率和稳定性；通过设计新型电极和界面材料，提高载流子的收集效率和传输速度；通过控制制备过程中的温度、湿度等因素，优化有机光伏电池的性能等。

有机太阳能电池的分类

有机太阳能电池是一种利用有机材料将太阳能转化为电能的装置。根据其不同的结构和材料特性，有机太阳能电池可以分为有机聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机无机杂化太阳能电池三类。

有机聚合物太阳能电池是其中最常见的一种类型。它由有机聚合物材料构成，具有较高的光吸收性能和良好的柔韧性。有机聚合物太阳能电池的工作原理是，太阳光照射到光敏材料上时，光子的能量被转化为电子能量，从而产生电流。这种电池具有制备简单、成本低廉的优点，可以在柔性电子器件、电子纸等领域得到广泛应用。

有机小分子太阳能电池是另一种常见的有机太阳能电池。与有机聚合物太阳能电池不同，有机小分子太阳能电池采用小分子有机材料作为光敏层，其结构更加精细和复杂。这种电池的工作原理是，光子的能量激发光敏材料中的电子，使其跃迁到导电层，从而形成电流。有机小分子太阳能电池具有高效率和较长的寿命等优点，但其制备过程较为复杂，成本较高。

有机无机杂化太阳能电池是近年来发展起来的一种新型太阳能电池。它采用有机物和无机物相结合的材料作为光敏层，兼具有机太阳能电池和无机太阳能电池的优点。有机无机杂化太阳能电池的工作原理是，光敏材料中的有机分子吸收光子能量，将其转化为电子能量，

然后通过无机材料的传导带将电子输送出来。这种电池具有高效率、稳定性好的特点，是目前研究的热点之一。

除了以上三类主要的有机太阳能电池，还有一些其他类型的有机太阳能电池也在研究中。例如，染料敏化太阳能电池利用染料分子吸收光子能量，将其转化为电子能量；有机薄膜太阳能电池利用有机材料的薄膜结构提高光电转化效率等。这些有机太阳能电池在不同的应用领域具有各自的优势和局限性。

有机太阳能电池综述

聚合物材料：太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并且聚合物的微观结构和宏观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。导电性聚合物的分子结构特征是含有大的π电子共扼体系，而聚合物材料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状态(非晶和结晶)、结晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。常用的聚合物材料：聚苯撑乙烯撑(PPV)衍生物,如MEH-PPV和 MDMO-PPV:聚对苯(PPP)衍生物,如RO-PPP和 FP-PPP;聚乙烯基咔哇(PVK)类、聚噬吩(Pm) 衍生物、聚苯胺(PANI)等等
.有机太阳能电池的结构
1。肖特基型有机太阳能电池：首例有机太阳能电池器件结构，基本的物理过程为: 有机半导体内的电子在太阳光照射下被从HOMO能级激发到LUMO能级，产生电子一空穴对。电子被低功函数的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，从而形成光电流。光激发形成的激子，只有在肖特基结的扩散层内，依靠节区的电场作用才能得到分离。而其它位置上形成的激子，必须先移动到扩散层内才可能形成对光电流的贡献。但是有机分子材料内激子的迁移距离相当有限的，通常小于10nm。所以大多数激子在分离成电子和空穴之前就复合掉了，导致了其光电转换效率较低。
3。体异质结型有机太阳能电池
利用共扼聚合物C60体系的光诱导电子转移理论,将共扼聚合物MEH一 PPv和富勒烯(C00)的衍生物PCBM按一定的比例掺杂制成体异质结结构，由于两种材料互相掺杂，掺杂尺寸在几个至几十纳米之间，这样，在掺杂层内任何一处形成的激子都可以在其扩散长度之内到达界面处分离形成电荷，因而可以获得极高的激子分离效率。

有机太阳能电池

太阳能电池
无机有机掺杂体系
无机体系
有机体系
硅太阳能电池
化合物半导体电池
染料敏化太阳能电池
其他
小分子有机物
高分子
1.有机太阳能电池简介
发展历史：有机太阳能电池是一种正在进行研究的新型电池。有机太阳能
电池这个概念貌似很新，但其实它的历史也不短——跟硅基太阳能电池的历史近似同步。
1958：第一个有机光电转化器件由Kearns和 Calvin制备成功，其主要材料为镁酞菁（MgPc），夹在两个功函数不同的电极之间。在那个器件上，他们观测到了200 mV的开路电压。 1986：华人邓青云博士，改进了器件核心结构，由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。他制备的太阳能电池，光电转化效率达到1％左右。 1992年：土耳其人Sariciftci发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子而反向的过程却要慢得多1993年， Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。 2000年：5.R.Forrest研究小组通过在有机小分子制备的双层结构太阳能电池器件的有机层和金属阴极之间插入BCP(Bathocuproine)薄膜层，使得器件的光电转换效率提高到了2.4%，并且改善了器件的伏安特性曲线，提高了器件的稳定性。 2005年：A.J.Heeger等人采用在制备电极后再对器件进行热退火处理的方法有效地提高了电池的能量转换效率，使其光电转换效率达到了5%。 2009年：日本住友化学也宣布获得了 6.5% 的转换效率；同年 10 月，Solarmer Energy 公司又将这一效率提高至 7.6%

有机光伏电池

有机光伏电池(OrganicPhotovoltaics，OPV)是一种新型的可折叠式太阳能电池，它的基本原理是利用光束（太阳光）照射有机材料，使其产生电子对，从而产生电流。OPV具有体积小、重量轻、廉价等优点，在太阳能发电领域具有广泛的应用前景。

OPV由两种材料组成，一种是有机半导体，能够从太阳光中把光能转换成电能；另一种是光电极，能够把电能转换成电流。光电极通常由金属丝、碳纳米管、尼龙或者氧化铝等材料组成，其优点是导电性能好，耐腐蚀性强。

有机光伏电池的工作原理很简单，当太阳光照射其中一层有机半导体时，有机半导体中的电子会向另一层中的电子靠近，从而形成一个电位差，使得电流在光电极中流动，最终产生电能。

由于OPV具有高效率、低成本、可折叠、可拉伸等特点，因而在太阳能发电领域具有广泛的应用前景。OPV可以用来发电，可以用于室外、室内的广告牌、公路指示牌等等；也可以用来充电，非常适用于便携式仪器、移动电话等便携式设备的充电。此外，由于OPV可以轻松安装在建筑物表面，因此也可以用于建筑物的外墙和屋顶，为建筑物提供太阳能发电。

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有机光伏电池

有机光伏电池（OrganicPhotovoltaics，OPV）是一种新型的太

阳能转换技术，它使用特殊的有机材料来捕捉太阳能并将其转换成电能及可利用的光伏电流。有机光伏电池技术在过去几十年里突飞猛进，为传统的硅基太阳电池技术带来了挑战，有望成为未来太阳能转换技术的重要支柱。

有机光伏电池的主要组成部分是由有机材料（光敏材料）组成的光电池，光谱范围覆盖从可见光到近红外，是新一代太阳能转换技术。该技术具有低廉的制造成本，可以使用低成本印刷方式制造，而且其转换效率也比传统的硅基太阳电池高出一大截。

另外，有机光伏电池在环境友好方面也占有很大的优势，有机材料通常不含有有害的重金属及高毒性物质，其制造及回收利用都没有传统太阳能电池技术那么复杂，可以有效降低对环境的影响。

有机光伏电池由两部分组成：电极层和半导体层。电极层由白色金属层和有机半导体层组成，负责给光电池提供电路中的另一端。半导体层通常由有机分子组成，具有非常高的光吸收率，能够将太阳能转换为电能。

有机光伏电池未来的发展前景十分乐观，由于其低成本，低毒性，高效率的优势，有望在智能设备的能源部分占据重要地位，为人们提供更便捷的能源使用方式，实现更加绿色、清洁的可再生能源发电。

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有机太阳能电池

有机太阳能电池的问题
有机材料的带隙很大是导致有机太阳能电池相对无机太阳能电池的问题有较低的量子效率（~3%）的主要原因。材料的氧化和还原所导致的不稳定性，重结晶和温度变化导致了器件的衰老，每个层面都对研究者提出了很大的挑战。其它重要因素还有激子扩散距离、电荷分离和电荷收集，而材料中的杂质对电荷传导和迁移率也有影响。
单层有机太阳能电池
单层有机太阳能电池是有机太阳能电池中最简单的形式，两个金属导电层夹着有机电子材料层，例如高功函的氧化铟锡(ITO)和低功函的铝、镁和钙。两个导电层的功函差在有机层的两端建立了一个电场。当有机层吸收小光子后，电子会被激发到LUMO上，空穴留在HOMO上形成激子，而电极上不同的功函造成的电势有利于激子的分离，将电子拉到正极，空穴拉到负极，这个过程中形成的电压和电流就可以被利用。电场并不是最好的使激子分离的方法，异质结电池中使用有效场来使激子分离的效率更高。双层太阳能电池这类电池在电极间有两层不同的物质，这两种物质在电子亲和性、电离能方面有差异，因此静电力在两层间的界面产生。这两层所用的材料要尽可能使这两种差异更大，从而使得局部电场大到足以使激子分离，比单层太阳能电池更有效。两种材料中拥有较高电子亲和性和电离能的是电子受体，另外一个是电子给体。这种结构也叫做平面给受异质结。
有机太阳能电池是成分全部或部分为有机物的太阳能电池，他们使用了导电聚合物或小分子用于光的吸收和电荷转移。有机物的大量制备、相对价格低廉，柔软等性质使其在光伏应用方面很有前途。通过改变聚合物等分子的长度和官能团可以改变有机分子的能隙，有机物的摩尔消光系数很高，使得少量的有机物就可以吸收大量的光。相对于无机太阳能电池，有机太阳能电池的主要缺点是较低的能量转换效率，稳定性差和强度低。

有机太阳能电池

有机化合物太阳能电池

随着全球能源需求量的逐年增加,能源问题成为世界各国经济发展遇到的首

要问题。太阳能作为一种绿色能源,取之不尽,用之不竭,是各国科学家开发和利用的新能源之一.1954年,美国的贝尔研究所成功地研制出硅太阳能电池,开创

了光电转换研究的先河。之后关于太阳能电池的研究迅速发展起来, 最初主要集中于以单晶硅为活性材料的无机太阳能电池。20世纪90年代又发展了砷化镓、碲化镉以及叠层GaInP/GaAs/Ge等器件,它们由单晶、多晶或非晶薄膜构成。由于无机太阳能电池原料成本高,生产工艺复杂和窄带隙半导体的严重光腐蚀使太阳能发电不能大面积推广。要使太阳能发电得到大规模应用,就必须降低成本。有机半导体材料是最为廉价和最有发展潜力的太阳能电池材料,其优势表现为: 一方面,由于有机材料合成成本低,功能和结构易于调制,柔韧性及成膜性都较好；另一方面,由于有机太阳能电池加工过程相对简单,可低温操作,器件制作成本也随之降低。除此之外,有机太阳能电池的潜在优势还包括:可实现大面积制造、

可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等,有望应用在手表、便携式计算器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中为其提供电能。

1.有机太阳能电池简介

1.1有机太阳能电池基本原理

太阳能电池的基本原理是基于半导体异质结或金属半导体界面附近的光伏

效应,所以又称为光伏电池。当光子入射到光敏材料时,激发材料内部产生电子和空穴对,在静电势能作用下分离,然后被接触电极收集,这样外电路就有电流通过. 有机太阳能电池利用的也是光伏效应。在太阳光的照射下有机材料吸收光子,