太陽能是指太陽的熱輻射能，又被稱為“太陽光線”。地球上自生命誕生以來。就主要依靠太陽提供的熱輻射生存。而在化石燃料日趨減少情況下，面對能源的巨大需求和日趨嚴重的環境污染問題，太陽能是大自然賦予人類的一個取之不盡、用之不竭的能源寶庫。太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足在一定光照條件下，瞬間就可以輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上可以稱為太陽能光伏。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉換成電能的裝置。
目前占主導地位的太陽能電池主要以無機半導體材料構成，主要包括單晶硅、多晶硅和非晶硅無機太陽能電池。經過多年的發展，硅太陽能電池技術最為成熟，在大規模應用和工業化生成中占據主導地位。但是，提純硅工藝復雜，成本高，造成在制造硅太陽能電池過程中能耗大、污染高等問題，同時制備工藝復雜且成產設備昂貴，限制其發展。高效的非晶硅薄膜無機太陽能電池包括硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵等多晶薄膜，但是由于鎘、砷等元素有毒性，同時會造成嚴重環境污染，因而這類材料的發展也必然受限。有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部件的半導體材料替代無機材料，以光伏效應而產生電壓形成電流，實現太陽能發電的效果。
有機太陽能電池（OSCs）具有低成本、質量輕、超薄、柔性、易于大面積制備等諸多優點，在便攜式、柔性電池、光伏建筑供能等領域具有廣闊的應用前景。
1958年美國加州大學伯克利分校Kearns和Calvin將鎂酞菁夾在兩個功函不同的電極之間，檢測到了200 mV的開路電壓；表現出了光伏效應，成功制備出了第一個有機太陽能電池（Organic Solar Cells，簡稱OSCs），但是能量轉換效率（Power Conversion Efficiency, 簡稱PCE）非常低?？茖W家們也一直在嘗試不同的有機半導體材料，但是所得到的PCE都很低。直到1986年，柯達公司鄧青云博士創造性制備雙層異質結有機太陽能電池，以四羧基起的一種衍生物（PV）作為受體，銅酞菁（CuPc）作為給體，制備雙層活性層，其PEC>1%。異質結的引入，就像是給有機太陽能電池注入新鮮血液一樣，為其開辟了新的研究方向。有機太陽能電池也逐漸成為科學家的研究熱點。
1992年，Sariciflci等人發現，激子在有機半導體材料和富勒烯的界面上可以快速實現電荷分離，并且激子分離成的電子和空穴在界面上不復合，從而更利于電荷的收集。次年他們首次將富勒烯作為活性層中的受體材料應用于有機太陽能電池器件中，并且取得較好的光伏器件能量轉換效率。在很長一段時間內，富勒烯都成為有機太陽能電池的主要受體材料。1995年，諾貝爾化學獎得主Heeger等人首次提出體異質結結構（Bulk Heterojunction Structure）的有機太陽能電池，創造性將富勒烯衍生物（PCBM）和聚苯乙炔（MEH-PPV）溶液混合，并旋涂加工，獲得具有三維互傳網絡結構的有機太陽能電池活性層，其PCE高達2.9%，自此，體異質結有機太陽能電池成為主流，并且進入快速發展期。2003年Sariciflci等人使用聚3-己基噻吩（P3HT）作為給體，富勒烯衍生物（PC61BM）為受體，制備體異質結有機太陽能電池，PCE達到3.5%。隨著加工工藝的不斷改善和提高，基于富勒烯衍生物作為受體材料的有機太陽能電池PCE已經超過10%。同時，性能優良的給受體有機半導體的不斷被開發，PCE不斷提高。中科院化學所李永舫院士、華南理工大學曹鏞院士、中科院化學所侯劍輝研究員、北京大學占肖衛教授、南開大學陳永勝教授、香港科技大學顏河教授、中南大學鄒應萍教授等國內外眾多有機太陽能電池領域的科研團隊的不懈努力以及卓越的科研工作，有機太陽能電池的PCE已經達到18%，取得巨大進展。
另外，McGehee教授的研究報告表明，基于P3HT/PC70BM和PCDTBT/PC70BM體系的有機太陽能電池各項器件參數均表現出良好的穩定性，經過理論模擬，有機太陽能電池的的理論壽命可達7年以上。有機太陽能電池的高能量轉化效率以及高穩定性，充分展現出其商業應用前景。
有機太陽能電池的工作原理主要包括四個重要步驟：（1）活性層吸收光子并產生激子；（2）激子擴散到給受體界面層；（3）激子在界面層分離成正負電荷，并遷移至正負電極；（4）正負電極收集正負電荷。
有機太陽能電池的器件結構可以分為單層Schottky器件、雙層異質結器件、體異質結器件和疊層器件等。
有機太陽能電池作為一種新興高效太陽能電池，近年來得到飛速發展，雖然有機太陽能電池的PCE以及達到18%，初見商業化應用曙光，但是和成熟的無機太陽能電池相比，有機太陽能電池無論從能量轉換效率、機理還是器件穩定性等方面都處于尚未成熟階段。因此，成熟的無機太陽能電池技術以及研究思路對有機太陽能電池的發展具有重要的借鑒意義。挑戰與機遇并存，隨著科學家對有機太陽能電池的不斷深入的探索，高能量轉換效率、高穩定性、可大規模生產的有機太陽能電池必將很快問世，有機太陽能電池的商業化前景可期。
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