能电池材料。而有机聚合物太阳能电池以其低成本、轻重量、分子上的可设计性、

生产工艺简单、可实现大面积柔性太阳能电池等优点，日益被人们所重视。它可

作为用于高日照、尚不具备开发价值地区

(如沙漠)等的低值光电转换设备而投入

实际应用。为此，各国研究人员都在不断进行有机聚合物太阳能电池的研究，期

望能得到新的多功能和高效率的太阳能电池

[3]

。有机太阳能电池已经成为太阳能

电池新发展的方向

[4]

。

2 有机太阳能电池结构

[3]

2.1 单质结结构

    最简单的结构就是两个电极之间夹着一层有机材料的单质结器件。电极一般都

是

ITO和低功函数金属Al、Ca、Mg。对于单层结构电池来说，其内建电场起源于

两个电极的功函数差异或者金属

-有机染料接触而形成的Schottky-barrier。该电场

使得材料吸收光子产生的激子分离，从而产生了正负电子。只有当激子扩散到电

极和材料接触处才可能分离，一般激子的扩散长度只有

1～10nm，这就限制了

这种器件的光电特性。目前发现对有机材料进行

I

2

等掺杂可提高有机材料的电导

率；通过表面离子极化

(Surface Plasmon Polaritons)激发技术提高光吸收量可以

提高电池的光电转换效率。

2.2 双层异质结结构

    对于单层器件，激子的扩散长度很短使得产生的激子容易复合。使用给体-受

体双层异质结

(bi-1ayer heterojunction)结构可以提高激子的分离几率，而且也增

宽了器件吸收太阳光谱的带宽。由施主和受主对材料组成的高聚物体系在本质上

可以获得像半导体一样的

P-N结。当光与施主分子相互作用时，电子就能够从低

的分子轨道提升到高的分子轨道从而产生激子。在没有外界的影响下，驰豫过程

随后产生；在此期间电子和空穴复合导致能量发射

(通常是以比产生原跃迁波长

更长的光的形式发射

)，但是如果受体存在，电子就向受主传输从而发生电荷分

离。

2.3 混合异质结结构

    单纯的异质结结构由于接触面积有限，使得产生的光生载流子有限。为了获得

更多的光生载流子必须扩大异质结构的接触面积，于是人们构造了混合的异质

结结构

(bulkheterojunction)。1997年Gao等报道了由给体( MEH-PPV)和受体(C60)