超快光诱导电子转移研究富勒烯稠合体与共轭聚合物作为有机太阳能电池材料的研究进展

　　自从人们发现处于基态非简并态的共轭聚合物与富勒烯之间有光诱导电子转移发生以来【1，2j，这些材料已经被考虑应用于制作大面积的可折叠的太 阳能电池_3．4J．这些工作引起了人们的极大兴趣 ，受到各国科学家极大的关注 ．美国、日本、欧共体等给予了大量的投入，欧共体还联合起来组成了太阳能电池研究所进行研究和开发 ．第一代有机太 阳能电池是 P／N型异质结二极管 ，由电子给体分子组成 的 P型薄膜和电子受体组成 的 N型薄膜来共同构成 ．形态象三明治一 样（图 1）．两种有机薄膜构成的平面异介质引起了整流作用 ，光电流和 PV效应L5．6J，但是 ，正是 由于其平面 的几何界面 ，限制了给体与受体之间的相互作用 ，使得 ．，值 比较小 ．通过直接将 P型共轭 聚合物与 N型富勒烯混合组成 复合物 ，可以有效提高 ．，值L7』．国内黄红敏等L9J研究 了 P型共轭聚合物与 N型富勒烯混合组成复合物也得到了光电转换效率提高的结果 ．这种复合物组成的“主体异质结”电池 ，仍然受几个关键因素的影响 ：（1）共轭聚合物与富勒烯的兼容性是决定混合物物理形态的关键因素 ．相分离与富勒烯 的簇效应的出现，都会降低给体分子与受体分子之间的相互作用_1．（2）这种装置中，光电流的传输与空穴传输 的平衡是非常重要 的，对于经过给体的空穴传输和经过受体的电子传输 ，一个真正 的双 向通道是 必须 ，而簇 效应 会 导致 在 P．N之 间 出现 真 空 ， 从而影响了电荷的传输。
  　有机 太 阳 能 电 池 的 功 效 主 要 取 决 于 两 个 基 本 的 过程 ·10j：光致电子空穴对的产生 以及它们 向电极 的传输 ．为了获得更高的功效，超快 的光诱导电子转移和非常慢的电子返回是必须的条件．只有这样才能形成有效的电荷分离态 ．共轭聚合物可以分成两类：（1）处于基态简并态的聚合物，例如聚乙炔 ．（2）处于基态非简并态的聚合物 ，例如 PPV（图2）．