第30卷第5期 2013年5月
吉林化
工学院
学报
JOURNAL OF JILIN INSTTTUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY
文章编号：1007-2853(2013)05-0001-04
有机异质结太阳能电池研究进展
谢小银，刘冠辰，李祥，潘高峰*（吉林化工学院化工与材料工程学院，吉林吉林132022）
Vol.30 No.5 May.2013
摘要：主要综合论述了有机异质结的理论基础，着重介绍新型光伏材料中的有机异质结的工作机理以
及该领域的研究进展，为今后研究有机太阳能电池提供一定的思路关键词：有机异质结；太阳能电池
中图分类号：069
文献标志码：A
近年来，全球变暖，煤炭石油和天然气等化石能源的日趋枯竭，使得能源安全气候变化问题倍加突出：以硅等半导体材料作为太阳能电池以其高效、清洁等优势为解决这些问题提供可能性，但是由于硅基太阳能电池在生产制造过程中高耗能、高污染又会给环境和社会带来了新的压力.为了能彻底解决这些回题，科学家提出了有机异质结薄膜太阳能电池的概念并在此基础上开展大量的研究和探索，同时取得了许多突破性的进展[1-3].据测算，薄膜太阳能电池的制造成本只有单晶硅太阳能电池的1/5~1/10，且生产工艺简单，未来前景十分广阔。
1有机异质结的特性
异质结是指不同半导体材料间两种不同层次或区域之间形成的二维界面，由有机半导体材料形成的异质结即为有机异质结，由于构成异质结的有机半导体材料各自的带隙宽度、功函数的不同，这两种半导体材料分别被称作电子供体和受体半导体.两种材料分子之间由于界面的存在而表现出很弱的分子间作用的同时也导致有机异质结呈现出不同于无机半导体的一些特性，如量子
研效应和电子迁移率发生变大。 1.1量子效应
电子在移动的过程中，由于异质结界面的能阶较低，且空间宽度极小，因而会被限制在界面所在二维曲面上，由此，电子的基本特性会发生改变，例如：能带分裂而导致能级量子化、基态能量
增加、及能态密度改变等，其中能态密度与能阶分
布，是决定电子特性很重要的因素， 1.2迁移率(Mobility）变大
在半导体中，自由电子主要是由所掺杂材料的分子提供，因此在一般的半导体晶格中，自由电子的运动方向和速度会受到杂质分子或者晶格的碰撞而受到影响和限制.然而在异质结结构中，杂质分子处于界面两侧，而自由电子则被限制在界面上，因此在空间上，自由电子是独立而不受其他分子或晶格的影响所以其迁移率就可以大大增加.这个为提高光电流密度提供了基本条件.图1 为有机体异质结的界面形态(4)，
20nm
图1有机异质体混合界面
图1为有机异质结混合界面，红色和灰色部分分别简示供体和受体材料在异质结中所呈现出的形态学状态，本图引用自参考文献[4]
2有机异质结太阳能电池中光电流
的产生机理
与硅基半导体相比,形成异质结的有机分子
之间的相互作用（主要是范德华力）要弱得多，不
收稿日期：2013-04-15
作者简介：谢小银（1984-），男，潮北英岗人，吉林化工学院助教，硕士，主要从事有机太阳能电池及纳米材料方面的研究*通信作者：潘高峰，E-mail：pangaofeng@hotmail.com
万方数据