高分子太阳能电池的光电效应机理和结

构

摘要：

本文通过整理高分子太阳能电池的研究进展，描述了高分子太阳能电池的光电效

应机理和结构，指出了目前制约电池效率的主要因素以及常见的高分子太阳能电池的类型，

并为今后聚合物太阳能电池的发展指明了研究方向。

关键词：

 

高分子太阳能电池

 进展 电池效率 碳纳米管

引言

在全球能源需求日渐增加的趋势下，太阳能被视为最有前途的、可利用的、可再生能源

之一。在过去的几十年中，无机半导体太阳能电池得到了很快的发展，光电转化效率从上世

纪

50年代贝尔实验室的6％

【

1】

发展到如今的

37．9％

【

2】

，占有了

70％左右的太阳能电池市

场，特别是在航空、航天等高技术领域更是无与伦比，但是它制作工艺复杂、成本高等，要

制备大面积的无机太阳能电池，或者大规模的使用，有技术和成本的限制。有机高分子太阳

能电池是近年来新型太阳能电池的研究热点，其研究开始于上世纪

70年代，由于聚合物的

良好加工性能、柔韧性以及成本低等特点，受到了广泛的关注。

1. 高分子太阳能电池的原理和结构

太阳能电池的工作原理是基于

PN结的光生伏打效应

【

3】

。当

N型半导体与P型半导体通过

适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了

PN结。由于两种材料载流子浓度存在

差异，导致电子从

N型半导体扩散到P型半导体中，空穴的扩散方向正好相反，当二者的费

米能级平衡后，

PN结达到平衡，在结区形成内电场。而高分子太阳能电池因聚合物高分子

的引用，在原理和结构上有一些特别之处。

1.1 原理

在聚合物高分子太阳能电池中，光电效应过程是在光敏层中产生的。共轭聚合物吸收光