单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、碲化镉以及铜铟硒材料制作而成;有机太阳能电池是基于有机小分子或聚合物材料制作而成。以硅材料为主的无机太阳能电池从1954 年研制出第一块单晶硅太阳能电池开始[1],已经获得了极大的发展和进步,它目前已经占据了太阳能电池市场的主要地位,无机太阳能电池的能量转换效率很高,但是因为它有如下缺点:成本高、制作复杂、对材料的要求严格等,导致它不能进行大面积的推广和应用。而基于聚合物材料的有机太阳能电池具有无机太阳能电池无法比拟的优点:制作成本低、原材料丰富、制作简单(采用印刷或旋涂等)、重量轻、可以制成大面积的柔性器件等,备受广大科学家们的青睐。聚合物太阳能电池的器件结构大致可分为四种:单层器件、双层器件、本体异质结器件和叠层器件。自从1995年Yu等[2]人发明了“本体异质结”型单层聚合物/C60太阳能电池以来,聚合物太阳能电池成为科学家们的研究热点。体异质结太阳能电池可以溶液处理,容易制备,含有大量的异质结界面,有利于激子的分离和电荷的产生,从而极大的提高了电池的能量转换效率。这些优点促使体异质结太阳能电池最具发展潜力,掀起了一股研究热潮。近年来, 聚合物太阳能电池的研究取得突飞猛进的发展,其能量转换效率从1995年的1%到2005年的5%,最近达到了8.3%[3]。这些令人振奋的结果,使我们看到了聚合物太阳能电池的工业应用前景,极大的激励了我们投身到聚合物太阳能电池的研究热潮中。然而,聚合物太阳能电池相对于无机太阳能电池,仍然面临着两大问题:效率低和寿命短[4]。聚合物太阳能电池的效率要超过10%,才能被广泛应用[5]。理论计算表明:单层结构的体异质结聚合物太阳能电池的能量转换效率可以超过10%[6]。显然,做了大量的优化工作后,如形貌处理,电极修饰,加入缓冲层等,进一步提高聚合物太阳能电池的效率的最重要影响因素是活性层材料,尤其是聚合物给体材
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