池对顶层电池的补充吸收可以增加对太阳光谱的吸收。张馨芳等人研究了有机无机复合体系
本体异质结叠层有机太阳能电池，用

ag 作为夹层材料来连接上层的本体异质结太阳电池和

下层的太阳电池，得到的叠层结构的太阳电池的开路电压是单层有机太阳电池的

3.7 倍，

短路电流是单层有机太阳电池的

1.6 倍。

　　

3.2 提高激子的分解率

　　有机薄膜太阳能电池中，光照下产生的激子的库仑力非常大，约为数百

mev，生成的

激子只有扩散到

p 型和 n 型有机半导体接触的界面才能进行有效的分离。而在有机材料中激

子的扩散长度一般都小于

20nm，因此 p 型半导体层不能太厚，唐健敏等人研究了基于

ito/cupc/cupc

∶c60/alq/al 结构的 pin 有机太阳能电池膜厚对器件性能的影响，发现当器件光吸

收层、电子传输层、空穴传输层的厚度分别为

15nm、30nm、40nm 时，器件的性能达到最佳。

　　扩散到

pn 界面的激子靠给体和受体形成的电子势垒解离，电子势垒的大小与给体和受

体的最低空轨道（

lumo）能级差有关，势垒大于激子的结合能，对激子的解离较为有利。

这就要求

p 型半导体与 n 型半导体的能级要匹配，给体的 lumo 轨道要高于受体的 lumo 轨

道，

alanj.heeger 等人采用级联电池中顶电池的 pcpdtbt/pcbm 组合，给体 pcpdtbt 的 lumo 能

级为－

3.5ev，受体 pcbm 的 lumo 能级为－4.3ev；底层电池采用 p3ht/pc70bm 的组合，给体

p3ht 的 lumo 能级为－3.2ev，受体 pc70bm 的 lumo 能级为－4.3ev，达到了较好的能级匹配。

　　

3.3 提高电子和空穴的迁移率

　　激子在界面分离以后，生成的电子与空穴也必须在不复合的情况下向电极移动，较高
的电荷迁移率对提高电池的效率至关重要。

　　设计具有高迁移率的活性材料是提高有机太阳能电池性能的一条有效途径。在有机聚合
物材料中掺入无机材料也可以提高聚合物的电导率，

bersons 等人在 p3ht 中引入碳纳米管

（

cnt）组装的电池 p3ht/cnt/pcbm，光生电流有较大的提高，cnt 一方面提高了载流子的迁

移率，另一方面抑制了载流子的复合。

kimk 等人在基于 p3ot：c60 的本体异质结器件中掺杂

纳米金或纳米银粒子，由于提高了电导率，电池的效率提高了

50%～70%。

对无定型的有机材料进行热处理使其晶化，可以提高材料的迁移率。三菱化学采用

p－i－n

的电池结构，

p 层为四苯并卟啉（bp），i 层为 bp 与富勒烯衍生物的体异质结混合层，n 层

为富勒烯衍生物。所有的层均以涂布法成膜。其中，

i 层使用通用有机溶剂将 bp 前驱体和富

勒烯衍生物制成了墨水，凃布后通过

180

℃加热将 bp 前驱体转换成了 bp。转换成具有高结

晶性及良好半导体特性的

bp，其载流子迁移率为 0.92cm2/vs（最大为 1.8cm2/vs），极大地

提高了载流子的传输能力，通过这种技术制备的电池效率达到

7.8%，并通过涂布转换技术

进一步优化，将转换效率提高到了

9.26%。

　　另外，加入缓冲层也是目前普遍采用的一种技术。韩国光州科学技术研究院（

gist）的

kwang－heelee 等人采用单结本体异质结太阳能电池，用 pcdtbt 及 pc70bm 作为混合层，采
用

pedot 和 tiox 作为缓冲层提高空穴和电子传输效率。得到的电池在 am（空气质量）1.5g，

光强

100mw/cm2 的条件下 voc＝0.88v，jsc＝10.6ma/cm2，ff＝0.66，η＝6.1%。