图

   用于聚合物太阳能电池的给体和受体太阳电池材料的类型

【

7】

2.1  P-型共轭聚合物给体光伏材料

P-型共轭聚合物是聚合物太阳能电池中最重要和最核心的给体光伏材料。对这类材料的

兴趣最早是

20 世纪 70 年代从导电聚合物的发现

[11]

和研究开始的。自从

1990 年 Friend 等发

现

PPV 的电致发光现象和聚合物发光二极管

[12]

以来，对共轭聚合物的研究兴趣逐渐转移到

了本征态共轭聚合物的半导体光电子性质上。

对于共轭聚合物给体光伏材料，

2003 年之前最具代表性的是烷氧基取代 PPV，这主要

是受当时电致发光聚合物的影响，因为这两种

PPV 衍生物是最具代表性和研究得最多的发

光聚合物。但由于这两种烷氧基取得

PPV 膜的吸收边不到 600 nm，太阳光的利用率低，报

道的能量转换效率最高只有

2.5%

[13]

。所以从

2004 年 Brabec 等使用 P3HT 为给体、使聚合物

太阳能电池的能量转换效率提高到

3.85％

[6]

之后，

P3HT 成为了最具代表性的聚合物给体光

伏材料。
2.2 可溶液加工 p-型共轭有机分子给体光伏材料

共轭聚合物具有可溶液加工和成膜性好等优点，但也存在提纯困难、分子量分布宽等问

题。而具有类似半导体性能的有机分子分子量确定、易纯化，但一般情况下溶解性能差，制
备光电子器件时需要真空蒸镀成膜。近年来发展起来的可溶液加工有机分子光伏材料，结合
了聚合物的可溶液加工性和小分子的高纯度的优点，引起了研究工作者的关注。

已研究的用于有机光伏电池的可溶液加工有机分子给体光伏材料主要包括星形或枝化

噻吩齐聚物

[14-16]

等。当前，这些可溶液加工有机分子给体光伏材料、与

PC

70

BM 受体共混制备

的光伏器件最高能量转换效率较高，显示了光明的前景。
2.3 富勒烯衍生物受体光伏材料

【

17】

富勒烯衍生物受体光伏材料对聚合物太阳能电池的发展起到了关键的作用。它的优点是

具有较强的接受电子能力、较高的电子迁移率、较好的溶解度、与大部分聚合物给体材料具有
较好的相容性。但它也有可以改进的地方，比如，其可见区吸收很弱，其过低的

LUMO 能

级使得激子电荷分离时的能量损失很大，导致开路电压较低（只有

0.6 V 左右）。最近，合