薄膜。相对于双层膜电池，此种结构的效率提高相当明显，目前保持了有机太阳能电池中的
最高效率纪录。

　　二、材料

　　

2.1.1 有机小分子化合物

　　早期有机太阳能电池在真空条件下把有机半导体染料如酞菁等蒸镀在基板上形成夹心
式结构。酞菁类化合物是典型的

p-型有机半导体，具有离域的平面大 π 键，在 600~800nm

的光谱区域有较大吸收。同时芘类化合物是典型

n-型半导体材料，具有较高的电荷传输能力，

在

400~600nm 光谱区域内有较强吸收。下图展示了目前被广泛用作有机太阳能电池的电子

受体材料。

2.1.2 有机大分子化合物

　　在过去的几十年间，人们将具有半导体性质的有机大分子化合物（共轭聚合物）制成
各种光电器件，对电致发光二极管进行了研究，基于共轭聚合物的有机太阳能电池从

20 世

纪

90 年代起得到了迅速的发展。

　 　

2.1.3 模 拟 叶 绿

素材料

　　植物的叶绿素可将太阳能转化为化学能的关键一步是叶绿素分子受到光激发后产生电
荷分离态，且电荷分离态寿命长达

1s。电荷分离态存在时间越长越有利于电荷的输出。美国

阿尔贡国家实验室的工作人员合成了具有如下结构的化合物

C-P-Q。卟啉环吸收太阳光，将

电子转移到受体苯醌环上，胡萝卜素也可以吸收太阳光，将电子注入卟啉环，最后正电荷
集中在胡萝卜素分子，负电荷集中在苯醌环上，电荷分离态的存在时间高达

4ms。卟啉环对

太阳光的吸收远大于胡萝卜素。如果将该分子制成极化膜附着在导电高分子膜上，就可以将
太阳能转化为电能。

　　三、应用和挑战

　　

3.1 优点及其应用、前景

　　

3.1.1 有机太阳能电池具有如下优点：

　　（

1）化学可变性大，原料来源广泛；

　　（

2）有多种途径可改变和提高材料光谱吸收能力，扩展光谱吸收范围，并提高载流子

的传送能力；

　　（

3）加工容易，可采用旋转法、流延法大面积成膜，还可进行拉伸取向使极性分子规

整排列，采用

LB 膜技术在分子生长方向控制膜的厚度；