1. 有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池的基本原理

　　有機(jī)/聚合物太陽(yáng)電池的基本原理是利用光入射到半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)或金屬半導(dǎo)體界面附近產(chǎn)生的光生伏打效應(yīng)（Photovoltaic）。光生伏打效應(yīng)是光激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)一激子被各種因素引起的靜電勢(shì)能分離產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。當(dāng)光子入射到光敏材料時(shí)，光敏材料被激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，在太陽(yáng)能電池內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分離和傳輸，然后被各自的電極收集。在電荷傳輸?shù)倪^程中，電子向陰極移動(dòng)，空穴向陽(yáng)極移動(dòng)，如果將器件的外部用導(dǎo)線連接起來，這樣在器件的內(nèi)部和外部就形成了電流。對(duì)于使用不同材料制備的太陽(yáng)能電池，其電流產(chǎn)生過程是不同的。對(duì)于無機(jī)太陽(yáng)能電池，光電流產(chǎn)生過程研究成熟，而有機(jī)半導(dǎo)體體系的光電流產(chǎn)生過程有很多值得商榷的地方，也是目前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一，在光電流的產(chǎn)生原理方面，很多是借鑒了無機(jī)太陽(yáng)能電池的理論（比如說其能帶理論），但是也有很多其獨(dú)特的方面，現(xiàn)介紹如下：

　　一般認(rèn)為有機(jī)/聚合物太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換過程包括：光的吸收與激子的形成、激子的擴(kuò)散和電荷分離、電荷的傳輸和收集。對(duì)應(yīng)的過程和損失機(jī)制如圖1所示。

　　圖1 聚合物太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換過程和入射光子損失機(jī)理

　　光吸收與激子的形成

　　當(dāng)太陽(yáng)光透過透明電極ITO照射到聚合物層上時(shí)，不是所有的光子都能被聚合物材料所吸收的，只有光子能量hν大于材料的禁帶寬度Eg時(shí)，光子才能被材料吸收，激發(fā)電子從聚合物的最高占有軌道（HOMO）躍遷到最低空軌道（LUMO），留在HOMO中的空位通常稱為“空穴”，這樣就形成了激子，通常激子由于庫(kù)侖力的作用，具有較大的束縛能而綁定在一起。對(duì)于入射到地面的太陽(yáng)光譜從其能量分布來看，大約在700nm處能量是最強(qiáng)的，因而所使用的激活層材料其吸收光譜也應(yīng)該盡量的接近太陽(yáng)的輻照光譜，并且在700nm處達(dá)到最強(qiáng)的吸收，這樣有力于激活層材料對(duì)光的吸收和利用。但是從目前研究的聚合物材料來看，其吸收光譜均不能與太陽(yáng)光譜很好的匹配。