文 献 综 述

一、引言

随着社会的发展，人们对能源的需求量越来越大。能源和环境问题是当前人类面临的两个最紧迫需要解决的问题，低碳经济成为当今最热门的话题。目前人类所使用的能源大都直接或间接来自于太阳能。由于太阳能电池直接吸收光将太阳能转换成电能，对环境污染小，取之不尽、用之不竭备受人们的青睐^{［1 －2］}。因此随着远古时代生成的煤、石油、天然气等能源的日益枯竭，太阳能将是未来最有希望的能源之一^{[ 3]}。太阳能转换的形式多种多样，但基本的一点是通过光敏材料将太阳能转化为化学能和电能，其中将太阳能直接转变为电能被认为是最符合现代技术发展的方法之一。有机太阳电池由于潜在的高效率、低成本的制造工艺以及柔性器件等独特的性能，尤其是薄、轻、柔是无机半导体太阳电池不可替代的优点，最近备受行业内和学术界关注 ，已成为当今新材料和新能源领域最富活力和生机的研究前沿之一^[4-5]。

二、太阳能电池发展历程

纵观太阳能电池的发展，时间并不长。从最早的光伏效应的发现开始算起，至今也只有二百多年。1839 年法国科学家Becquerel^[6]发现，用光照射水溶液中表面涂有AgCl或AgBr薄膜的金属铂电极时，会产生电流。1873 年Smith^[7-8]报道了固体硒中的光导效应。1941年现代太阳能电池之父 Ohl首次报道了将液化的高纯硅结晶后，在其内部会形成明显的势垒，从而产生很高的光电压响应^[9]，标志着太阳能电池研究新纪元的开始。太阳能电池真正的出现是在1954年，美国的贝尔研究所成功地研制出能应用的晶体硅太阳能电池，其光电转化效率高达6%，成为了太阳能电池商业化研究开始的标志^[10]。随后经过了多次研究和改良，制造出了我们目前所使用的硅太阳能电池的原始模型。当前半导体硅基太阳电池已实现商业化，硅晶系列太阳能电池的总能量转换效率已达20% 以上。但是由于其制作复杂、价格比较昂贵，并且制备过程本身消耗大量能量限制了其大规模应用。因此人们开始寻找新型的太阳能电池材料，早在1906年和1913年Pochettino^[11]和Volmer分别报道了有机固态蒽晶体的光导效应，成为有机太阳能电池研究的标志性开端，并为以后的发展奠定了基础。2 0世纪7 0年代起人们开始探索具有共轭结构的有机化合物或金属配合物太阳能电池材料。

三、有机太阳能电池结构及基本原理

太阳能电池，就是利用材料与阳光的相互作用，获得电能的器件。根据器件结构和活性层的组成不同可大致分为肖特基型单层电池、双层异质结电池、本体混合异质结电池和叠层电池四类。图1为典型有机太阳电池器件结构图^[12]。