1. 有機/聚合物太陽能電池的基本原理

　　有機/聚合物太陽電池的基本原理是利用光入射到半導體的異質(zhì)結(jié)或金屬半導體界面附近產(chǎn)生的光生伏打效應（Photovoltaic）。光生伏打效應是光激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對一激子被各種因素引起的靜電勢能分離產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。當光子入射到光敏材料時，光敏材料被激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴對，在太陽能電池內(nèi)建電場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，空穴向陽極移動，如果將器件的外部用導線連接起來，這樣在器件的內(nèi)部和外部就形成了電流。對于使用不同材料制備的太陽能電池，其電流產(chǎn)生過程是不同的。對于無機太陽能電池，光電流產(chǎn)生過程研究成熟，而有機半導體體系的光電流產(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，很多是借鑒了無機太陽能電池的理論（比如說其能帶理論），但是也有很多其獨特的方面，現(xiàn)介紹如下：

　　一般認為有機/聚合物太陽電池的光電轉(zhuǎn)換過程包括：光的吸收與激子的形成、激子的擴散和電荷分離、電荷的傳輸和收集。對應的過程和損失機制如圖1所示。

　　圖1 聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換過程和入射光子損失機理

　　光吸收與激子的形成

　　當太陽光透過透明電極ITO照射到聚合物層上時，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，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，通常激子由于庫侖力的作用，具有較大的束縛能而綁定在一起。對于入射到地面的太陽光譜從其能量分布來看，大約在700nm處能量是最強的，因而所使用的激活層材料其吸收光譜也應該盡量的接近太陽的輻照光譜，并且在700nm處達到最強的吸收，這樣有力于激活層材料對光的吸收和利用。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光譜很好的匹配。