1992 年，土耳其人 Sariciftci 在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注

入到

C60 分子中，而反向的过程却要慢得多。也就是说，在有机半导体材料与 C60 的界面

上，激子可以以很高的速率实现电荷分离，而且分离之后的电荷不容易在界面上复合。这是
由于

C60 的表面是一个很大的共轭结构，电子在由 60 个碳原子轨道组成的分子轨道上离域，

可以对外来的电子起到稳定作用。因此

C60 是一种良好的电子受体材料。1993 年，Sariciftci

在此发现的基础上制成

PPV/C60 双层膜异质结太阳能电池。PPV 通常叫作“聚对苯乙烯撑”，

是一种导电聚合物，也是一种典型的

P 型有机半导体材料。此后，以 C60 为电子受体的双层

膜异质结型太阳能电池层出不穷。

　　

1.3 混合异质结型有机太阳能电池

　 　 研 究 人 员 在 此 类 太 阳 能 电 池 的 基 础 上 又 提 出 了 一 个 重 要 的 概 念 ： 混 合 异 质 结
（

BulkHeterojunction）。混合异质结概念主要针对光电转化过程中激子分离和载流子传输这

两方面的限制。双层膜太阳能电池中，虽然两层膜的界面有较大的面积，但激子仍只能在界
面区域分离，离界面较远处产生的激子往往还没移动到界面上就复合了。而且有机材料的载
流子迁移率通常很低，在界面上分离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损失。这两点
限制了双层膜电池的光电转化效率。而所谓

“混合异质结”，就是将给体材料和受体材料混合

起来，通过共蒸或者旋涂的方法制成一种混合薄膜。其给体和受体在混合膜里形成一个个单
一组成的区域，在任何位置产生的激子都可以通过很短的路径到达给体与受体的界面（即
结面），电荷分离的效率得到了提高。同时，在界面上形成的正负载流子亦可通过较短的途
径到达电极，从而弥补载流子迁移率的不足。

2008 年 3 月，大阪大学和大阪市立研究所宣

布，成功开发出了单元转换效率高达

5.3％的有机固体太阳能电池。这一转换效率是通过采

用纯度

99.99999％以上的 C60 结晶增厚混合薄膜至 960nm 实现的。此次开发的有机固体太

阳能电池的结构为

ITO（透明电极）/H2Pc/i 层/C60/NTCDA/Ag（电极）。H2Pc 为酞菁，

NTCDA 为萘四甲酸酐。i 层即为同时蒸镀 p 型半导体 H2Pc 和 n 型半导体 C60 而形成的混合