1992 年，土耳其一位科学家萨利奇夫奇[2]发现，激发态电子可以穿过有机半导体分子 快速进入 C60 分子中，而反向的过程却要慢得多。此后，经过多次研究科学家 Sariciftci 运 用这一理论制成双层膜异质结太阳能电池。文献综述

时至今日，在科学家们的努力下，各式各样的有机太阳能电池逐步被发现被创造，相 信有机太阳能电池的发展也会越来越好。

1.2 有机太阳能电池的原理及结构

（一） 太阳能电池的主要利用方式

（1）光—热转换，是指将太阳投射向地球表面的部分能量收集起来，通过集热器把 太阳能直接或间接转换为热能，如太阳能热水器、太阳能暖房系统供暖利用的就是光热转 换。

（2）光—电转换，字面上的意思就是将太阳光的辐射能转化为电能。目前用于发电 的途径有两种方式：一是先将光能转化为热能，再将热能转化为电能，顾名思义就是用集 热器把太阳能转化为热能，再通过其他方式把热能转化为电能；二是直接光生电，就是太 阳能光子受激发形成势垒两侧电荷堆积，也就是光生伏特效应[3]，此类转换是太阳能电池 的主要利用方式。

（3）光—化转换，是指将光能转化为化学能。植物通过自身叶绿素进行光合作用将 光能转化为植物本身生长所需能量，如果能够揭示此类转换的奥妙，便可实现人工合成叶 绿素转换能量。

（二） 有机太阳能电池的原理 有机太阳能电池简单原理就是光生伏特效应。太阳能电池中材料会在太阳光的照射下

吸收光子，当光子所具有的能量大于材料的禁带宽度 Eg，那么就会产生激子，受激发电子 给体吸收光子,其 HOMO（Highest Occupied Molecular Orbital）轨道上一个电子就会跃迁到 LUMO（Lowest Unoccupied Molecular Orbital），因为受体 LUMO 电势高于给体 LUMO 电 势低于，所以电子会自动从给体转移到受体，这就是电子的转移。又因电势垒的内建电场 会分离电子-空穴对，分离后产生电子和空穴，向相反方向运动，然后在势垒两侧形成电荷 堆积[4]，被收集在相应电极上，所以电极之间就形成了光电压。图 1 为有机太阳能电池工 作原理图。

有机太阳能电池工作原理图

2 有机太阳能电池的分析

2.1 有机太阳能电池的分类

目前根据科学家研究，有机太阳能电池通过结构可分为四类，最早出现的单层结结构， 之后又发现的异质结结构，改善后诞生的本体异质结结构和新兴结构染料敏化纳米晶结 构。

（1）单层结结构。单层结结构是由于电池两端电极功函数不同，使电子从低功函电 极端自动穿过有机材料层，迁移到高功函电极端，电子在电池内传输形成光电压，从而产 生光电流。此类电池的光伏特性取决于光生载流子浓度，但在单一的有机材料中电子迁移， 电子与空穴的负荷也较大，也就是说这种电池结构会导致转换效率[5]较低。

（2）异质结结构。异质结结构是在给体和受体之间插入一激子层，这一激子层就会 让电子和空穴向相应电极端转移，这样就形成了双异质结多层结构[6]。给体和受主体系是

由高聚合物有机材料构成，异质结结构在本质上就是得到 P-N 结。异质结结构在转换效率 方面要比单质结结构高出许多。

（3）本体异质结结构。本体异质结结构是将给体和受体分子混合起来，使得电池在 器件内部可以形成独立体系。因为单层结结构的接触面积十分有限，并且电池的光伏特性 取决于光生载流子浓度，在进一步改良单层结结构时，为扩大结构接触面积以便得到更多 载流子，研究出本体混合异质结结构电池。来!自-优.尔,论:文+网www.youerw.com 有机太阳能电池的研究进展(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_81120.html