Organic solar cellFrom Wikipedia, t

Organic solar cell
From Wikipedia, the free encyclopedia

It has been suggested that this article be merged with Polymer solar cell. (Discuss) Proposed since March 2014.
An organic solar cell or plastic solar cell is a type of polymer solar cell that uses organic electronics, a branch of electronics that deals with conductive organic polymers or small organic molecules,[1] for light absorption and charge transport to produce electricity from sunlight by the photovoltaic effect.
The plastic used in organic solar cells has low production costs in high volumes. Combined with the flexibility of organic molecules, organic solar cells are potentially cost-effective for photovoltaic applications. Molecular engineering (e.g. changing the length and functional group of polymers) can change the energy gap, which allows chemical change in these materials. The optical absorption coefficient of organic molecules is high, so a large amount of light can be absorbed with a small amount of materials. The main disadvantages associated with organic photovoltaic cells are low efficiency, low stability and low strength compared to inorganic photovoltaic cells.
Contents
• 1 Physics
• 2 Junction types
o 2.1 Single layer
o 2.2 Bilayer
o 2.3 Discrete heterojunction
o 2.4 Bulk heterojunction
o 2.5 Graded heterojunction
o 2.6 Continuous junction
• 3 Current challenges and recent progress
o 3.1 Effect of film morphology
o 3.2 Controlled growth heterojunction
o 3.3 Progress in growth techniques
o 3.4 Vacuum thermal evaporation
o 3.5 Organic vapor phase deposition
• 4 See also
• 5 References
• 6 Further reading
• 7 External links
Physics

Fig 1: Examples of organic photovoltaic materials
A photovoltaic cell is a specialized semiconductor diode that converts visible light into direct current (DC) electricity. Some photovoltaic cells convert infrared (IR) or ultraviolet (UV) radiation into DC. A common characteristic of both the small molecules and polymers (Fig 1) used in photovoltaics is that they all have large conjugated systems. A conjugated system is formed where carbon atoms covalently bond with alternating single and double bonds; in other words these are chemical reactions of hydrocarbons. These hydrocarbons' electrons pz orbitals delocalize and form a delocalized bonding π orbital with a π* antibonding orbital. The delocalized π orbital is the highest occupied molecular orbital (HOMO), and the π* orbital is the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO). The voltage separation between HOMO and LUMO is considered the band gap of organic electronic materials. The band gap is typically in the range of 1–4 eV.[2]
When these materials absorb a photon, an excited state is created and confined to a molecule or a region of a polymer chain. The excited state can be regarded as an electron-hole pair bound together by electrostatic interactions, i.e. excitons. In photovoltaic cells, excitons are broken up into free electron-hole pairs by effective fields. The effective fields are set up by creating a heterojunction between two dissimilar materials. Effective fields break up excitons by causing the electron to fall from the conduction band of the absorber to the conduction band of the acceptor molecule. It is necessary that the acceptor material has a conduction band edge that is lower than that of the absorber material.[3][4][5][6]
Junction types
Single layer

Fig 2: Sketch of a single layer organic photovoltaic cell
Single layer organic photovoltaic cells are the simplest form. These cells are made by sandwiching a layer of organic electronic materials between two metallic conductors, typically a layer of indium tin oxide (ITO) with high work function and a layer of low work function metal such as Aluminum, Magnesium or Calcium. The basic structure of such a cell is illustrated in Fig 2.
The difference of work function between the two conductors sets up an electric field in the organic layer. When the organic layer absorbs light, electrons will be excited to the LUMO and leave holes in the HOMO, thereby forming excitons. The potential created by the different work functions helps to split the exciton pairs, pulling electrons to the positive electrode (an electrical conductor used to make contact with a non-metallic part of a circuit) and holes to the negative electrode.[3][4][5]
Examples
In 1958 the photovoltaic effect or the creation of voltage of a cell based on magnesium phthalocyanine (MgPc)—a macrocyclic compound having an alternating nitrogen atom-carbon atom ring structure—was discovered to have a photovoltage of 200 mV.[7] An Al/MgPc/Ag cell obtained photovoltaic efficiency of 0.01% under illumination at 690 nm.[8]
Conjugated polymers were also used in this type of photovoltaic cell. One device used polyacetylene (Fig 1) as the organic layer, with Al and graphite, producing an open circuit voltage of 0.3 V and a charge collection efficiency of 0.3%.[9] An Al/poly(3-nethyl-thiophene)/Pt cell had an external quantum yield of 0.17%, an open circuit voltage of 0.4 V and a fill factor of 0.3.[10] An ITO/PPV/Al cell showed an open circuit voltage of 1 V and a power conversion efficiency of 0.1% under white-light illumination.[11]
Issues
Single layer organic solar cells do not work well. They have low quantum efficiencies (

Kết quả (Việt) 1:

Pin mặt trời hữu cơTừ Wikipedia tiếng Việt Nó đã được gợi ý rằng bài viết này được sáp nhập với Polymer năng lượng mặt trời tế bào. (Thảo luận) Đề xuất từ tháng ba năm 2014.Một hữu cơ năng lượng mặt trời tế bào hoặc các tế bào năng lượng mặt trời nhựa là một loại tế bào năng lượng mặt trời polymer sử dụng thiết bị điện tử hữu cơ, một chi nhánh thiết bị điện tử mà đề với dẫn hữu cơ polyme hoặc nhỏ phân tử hữu cơ, [1] cho vận tải hạng nhẹ hấp thụ và phí để sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời bằng các hiệu ứng quang điện.Nhựa được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ này có chi phí sản xuất thấp trong khối lượng cao. Kết hợp với sự linh hoạt của các phân tử hữu cơ, hữu cơ năng lượng mặt trời tế bào là có khả năng hiệu quả chi phí cho các ứng dụng quang điện. Kỹ thuật phân tử (ví dụ như thay đổi chiều dài và nhóm chức của polyme) có thể thay đổi khoảng cách năng lượng, cho phép thay đổi hóa học trong các tài liệu này. Hệ số hấp thụ quang học của phân tử hữu cơ là cao, do đó, một số lượng lớn ánh sáng có thể được hấp thụ với một số lượng nhỏ của vật liệu. Những khó khăn chính liên kết với các tế bào quang điện hữu cơ là hiệu quả thấp, thấp ổn định và sức mạnh thấp so với tế bào quang điện vô cơ.Nội dung• 1 vật lý• 2 junction loại o 2,1 lớp duy nhất o 2.2 Bilayer o 2.3 rời rạc heterojunctiono 2.4 số lượng lớn heterojunction o 2.5 Graded heterojunction o 2.6 liên tục junction• 3 hiện tại thách thức và sự tiến bộ tại o 3,1 các hiệu ứng của hình thái học phimo 3.2 kiểm soát tăng trưởng heterojunctiono 3.3 tiến bộ trong sự phát triển kỹ thuậto 3.4 máy hút nhiệt bay hơio 3.5 hữu cơ bay hơi giai đoạn lắng đọng • 4 Xem thêm• 5 tài liệu tham khảo• 6 thêm đọc• 7 liên kết ngoàiVật lý Hình 1: Ví dụ về vật liệu quang điện hữu cơMột tế bào quang điện là một diode chuyên ngành bán dẫn chuyển đổi ánh sáng khả kiến thành điện một chiều (DC) điện. Một số tế bào quang điện chuyển đổi bằng tia hồng ngoại (IR) hoặc bức xạ cực tím (UV) vào DC. Một đặc tính phổ biến phân tử nhỏ và polyme (hình 1) được sử dụng trong quang điện là tất cả chúng đều có hệ thống ngoại lớn. Một hệ thống ngoại được hình thành nơi một nguyên tử cacbon liên kết với Luân phiên duy nhất và liên kết đôi; nói cách khác, đây là các phản ứng hóa học của hydrocarbon. Điện tử các hydrocarbon quỹ đạo p delocalize và tạo thành một phi cục bộ liên kết π quỹ đạo với một số π * antibonding quỹ đạo. Π phi cục bộ quỹ đạo là quỹ đạo phân tử bị chiếm đóng cao nhất (HOMO), và π * quỹ đạo là thấp nhất trống phân tử quỹ đạo (LUMO). Sự chia tách điện áp giữa HOMO và LUMO được coi là khoảng cách ban nhạc của vật liệu điện tử hữu cơ. Ban nhạc khoảng cách thường trong khoảng 1-4 eV.[2]Khi các tài liệu này hấp thụ một photon, một nhà nước vui mừng được tạo ra và bị giới hạn đến một phân tử hoặc một khu vực của một chuỗi polyme. Bang vui mừng có thể được coi là một cặp electron-lỗ ràng buộc với nhau bởi tĩnh điện tương tác, tức là excitons. Trong tế bào quang điện, excitons được tháo dỡ vào cặp lỗ điện tử miễn phí của lĩnh vực hiệu quả. Các lĩnh vực hiệu quả được thiết lập bằng cách tạo ra một heterojunction giữa hai tài liệu khác nhau. Lĩnh vực hiệu quả chia excitons bởi gây ra điện tử để rơi từ ban nhạc dẫn của hấp thụ ban nhạc truyền dẫn của các phân tử tìm. Nó là cần thiết rằng các vật liệu tìm có một cạnh ban nhạc dẫn là thấp hơn so với các vật liệu hấp thụ.[3][4][5][6]Các loại giao lộLớp duy nhất Hình 2: Phác thảo của một tế bào quang điện đơn lớp hữu cơTế bào quang điện hữu cơ lớp duy nhất là hình thức đơn giản nhất. Các tế bào này được thực hiện bởi kẹp một lớp vật liệu điện tử hữu cơ giữa hai dây dẫn kim loại, thường là một lớp của indi thiếc oxit (ITO) với chức năng công việc cao và một lớp thấp công việc chức năng kim loại như nhôm, magiê hay canxi. Cấu trúc cơ bản của một tế bào được minh họa trong hình 2.Sự khác biệt của chức năng công việc giữa hai dây dẫn thiết lập một điện trường trong lớp hữu cơ. Khi lớp hữu cơ hấp thụ ánh sáng, điện tử sẽ được vui mừng LUMO và để lại lỗ ở HOMO, do đó tạo thành excitons. Khả năng tạo ra bởi các chức năng công việc khác nhau giúp để tách các cặp exciton, kéo điện tử để các điện cực tích cực (một dây dẫn điện được sử dụng để làm cho liên lạc với một phần phi kim loại của một mạch) và lỗ để các điện cực tiêu cực.[3][4][5]Ví dụNăm 1958 hiệu ứng quang điện hay tạo ra điện áp của một tế bào dựa trên magiê phthalocyanine (MgPc) — một hợp chất có một nguyên tử cacbon nguyên tử nitơ xen kẽ macrocyclic vòng cấu trúc — bị phát hiện đang có một photovoltage 200 mV.[7] một tế bào Al/MgPc/Ag thu được quang điện hiệu quả của 0,01% dưới chiếu sáng tại 690 nm.[8]Polyme ngoại cũng được sử dụng trong loại tế bào quang điện. Một thiết bị sử dụng polyacetylene (hình 1) như là các lớp hữu cơ, với Al và than chì, sản xuất một điện áp mạch mở của 0.3 V và một bộ sưu tập phí hiệu quả của 0,3%.[9] một tế bào /Pt Al/poly(3-nethyl-thiophene) có một bên ngoài lượng tử năng suất 0,17%, một điện áp mạch mở của 0.4 V và một yếu tố điền của 0.3.[10] một tế bào ITO/PPV/Al đã chỉ ra một điện áp mạch mở 1 V và hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 0.1% dưới ánh sáng trắng chiếu sáng.[11]Vấn đềTế bào năng lượng mặt trời hữu cơ lớp duy nhất không làm việc tốt. Họ có hiệu quả thấp lượng tử (< 1%) và thấp sức mạnh chuyển đổi hiệu quả (< 0,1%). Một vấn đề lớn với họ là lĩnh vực điện là hệ quả từ sự khác biệt giữa hai điện cực dẫn hiếm khi là đủ để tách các excitons. Thường các electron tái với các lỗ mà không cần đến các điện cực.Bilayer Hình 3: Các phác thảo của một tế bào quang điện đa lớp hữu cơ.Bilayer tế bào chứa hai lớp ở giữa các điện cực dẫn điện (hình 3). Hai lớp có năng lượng ion hóa và ái lực điện tử khác nhau, do đó tĩnh điện lực được tạo ra tại giao diện giữa hai lớp. Các tài liệu được chọn để làm cho sự khác biệt đủ lớn các lĩnh vực điện địa phương được mạnh mẽ, đó chia tách excitons nhiều hơn nữa hiệu quả hơn duy nhất lớp tế bào quang điện. Các lớp cao hơn điện tử mối quan hệ bị ion hóa tiềm năng là tìm điện tử, và các lớp khác là các nhà tài trợ điện tử. Cấu trúc này cũng được gọi là một heterojunction phẳng nhà tài trợ-tìm.[3][4][5][6]Ví dụC60 có ái lực cao điện tử, làm cho nó một tốt tìm. Một tế bào lớp kép C60/MEH-PPV có một yếu tố tương đối cao điền của 0,48 và hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 0,04% dưới chiếu sáng đơn sắc.[12] PPV/C60 tế bào Hiển thị một hiệu quả đơn sắc bên ngoài tử 9%, hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 1% và một yếu tố điền của 0,48.[13]Dẫn xuất Perylene Hiển thị điện tử cao mối quan hệ và hóa chất ổn định. Một lớp đồng phthalocyanine (CuPc) như là điện tử nhà tài trợ và perylene tetracarboxylic biến thể như điện tử tìm, chế tạo một tế bào với một điền vào yếu tố cao như 0,65 và hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 1% theo mô phỏng AM2 chiếu sáng.[14] Halls et al. chế tạo một tế bào với một lớp bis(phenethylimido) perylene trên một lớp PPV là nhà tài trợ điện tử. Tế bào này có hiệu quả cao điểm bên ngoài lượng tử của 6% và hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 1% theo đơn sắc chiếu sáng, và một yếu tố điền của lên đến cách 0.6.[15]Vấn đềĐộ dài phổ biến của excitons trong vật liệu điện tử hữu cơ là thường trên thứ tự của 10 nm. Để cho hầu hết excitons để khuếch tán vào giao diện của lớp và chia thành tàu sân bay, độ dày lớp nên trong phạm vi tương tự như độ dài phổ biến. Tuy nhiên, một lớp polymer thông thường cần độ dày tối thiểu 100 nm để hấp thụ ánh sáng đủ. Tại độ dày lớn, chỉ một phần nhỏ của các excitons có thể đạt được giao diện heterojunction.Rời rạc heterojunctionMột ba lớp (tìm hai và một nhà tài trợ) miễn phí fullerene chồng đạt được một hiệu quả chuyển đổi của 8,4%. Việc thực hiện sản xuất cao mở mạch điện áp và hấp thụ trong quang phổ nhìn thấy được và cao ngắn mạch dòng. Lượng tử hiệu quả là trên 75% giữa 400 nm và 720 bước sóng nm, với một điện áp mạch mở khoảng 1 V. [16]Số lượng lớn heterojunction Hình 4: Phác thảo của một tế bào quang điện phân tán giao lộTrong các tế bào heterojunction với số lượng lớn, các nhà tài trợ điện tử và tìm được pha trộn, tạo thành một hỗn hợp polymer (hình 4). Nếu quy mô chiều dài của sự pha trộn là tương tự như độ dài phổ biến exciton, hầu hết excitons tạo ra trong tài liệu hoặc là có thể đạt được giao diện, nơi excitons chia một cách hiệu quả. Điện tử di chuyển đến tên miền tìm sau đó đã được thực hiện thông qua điện thoại và thu thập bởi một điện cực, và lỗ di chuyển theo hướng đối diện và thu thập ở phía bên kia.[4][5][7]Hầu hết số lượng lớn heterojunction tế bào sử dụng hai thành phần, mặc dù thành phần ba tế bào đã được khám phá. Các thành phần thứ ba, một nhà tài trợ kiểu p trung học polymer, hoạt động để hấp thụ ánh sáng trong một khu vực khác nhau của quang phổ năng lượng mặt trời. Điều này lý thuyết làm tăng lượng hấp thụ ánh sáng. Các tế bào cả hoạt động thông qua một trong ba cơ chế riêng biệt: tính phí chuyển nhượng, chuyển giao năng lượng hoặc liên kết song song.Phí chuyển giao, các nhà tài trợ cả hai đóng góp trực tiếp cho các thế hệ của tàu sân bay miễn phí. Lỗ đi qua nhà tài trợ chỉ có một tên miền trước khi bộ sưu tập tại cực dương. Chuyển giao năng lượng, chỉ có một nhà tài trợ góp phần vào việc sản xuất của lỗ. Các nhà tài trợ thứ hai hoạt động chỉ duy nhất để hấp thụ ánh sáng, chuyển giao năng lượng phụ đến tài liệu nhà tài trợ đầu tiên. Trong liên kết song song, cả các nhà tài trợ sản xuất excitons một cách độc lập, mà sau đó di chuyển sang giao diện nhà tài trợ/tìm tương ứng của họ và chia rẻ.[17]Ví dụC60 và dẫn xuất của nó được sử dụng như là chất nhận khác ở điện tử, như trong tế bào quang điện phân tán heterojunction. Một tế bào với sự pha trộn của MEH-PPV và bắt nguồn từ C60 ngành methano như heterojunction, ITO và Ca như các điện cực [18] cho thấy một hiệu quả lượng tử của 29% và hiệu quả chuyển đổi quyền lực của 2,9% theo đơn sắc chiếu sáng. Thay thế MEH-PPV với P3HT sản xuất một quant

Kết quả (Việt) 2:

Tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ
từ Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí Nó đã được gợi ý rằng bài viết này sẽ được kết hợp với Polymer tế bào năng lượng mặt trời. (Thảo luận) đề xuất kể từ tháng 3 năm 2014. Một tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ hoặc tế bào năng lượng mặt trời bằng nhựa là một loại tế bào năng lượng mặt trời polymer có sử dụng thiết bị điện tử hữu cơ, một chi nhánh của thiết bị điện tử mà những giao dịch với các polyme hữu cơ dẫn hay phân tử hữu cơ nhỏ, [1] cho sự hấp thụ ánh sáng và phí vận chuyển để sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời bằng các hiệu ứng quang điện. Các nhựa được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ có chi phí sản xuất thấp với khối lượng lớn. Kết hợp với sự linh hoạt của các phân tử hữu cơ, các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ có khả năng tiết kiệm chi phí hiệu quả cho các ứng dụng quang điện. Kỹ thuật phân tử (ví dụ như thay đổi chiều dài và nhóm chức năng của polyme) có thể thay đổi khoảng cách năng lượng, cho phép thay đổi hóa học trong các tài liệu này. Hệ số hấp thụ quang học của các phân tử hữu cơ là rất cao, do đó, một số lượng lớn của ánh sáng có thể được hấp thụ với một số lượng nhỏ các nguyên liệu. Những nhược điểm chính liên quan đến các tế bào quang điện hữu cơ là hiệu quả thấp, ổn định thấp và cường độ thấp so với các tế bào quang điện vô cơ. Nội dung • 1 Vật lý • 2 loại Junction o 2.1 Độc lớp o 2.2 kép o 2.3 dị Discrete o 2.4 dị Bulk o 2.5 dị được phân loại o 2,6 liên tục ngã ba • 3 thách thức hiện tại và tiến bộ gần đây o 3.1 Ảnh hưởng của bộ phim hình thái o 3.2 Kiểm soát dị tăng trưởng 3,3 o Tiến bộ trong kỹ thuật phát triển o bốc hơi nhiệt Vacuum 3.4 o 3,5 hơi hữu cơ lắng đọng pha • 4 Xem thêm 5 Tham khảo • • 6 Đọc thêm • 7 Liên kết ngoài Physics Hình 1: Ví dụ về các vật liệu quang điện hữu cơ Một tế bào quang điện là một diode bán dẫn chuyên ngành mà chuyển đổi ánh sáng nhìn thấy được vào một chiều (DC) điện. Một số tế bào quang điện chuyển đổi hồng ngoại (IR) hoặc tia cực tím (UV) bức xạ vào DC. Một đặc điểm chung của cả hai phân tử nhỏ và polyme (Hình 1) được sử dụng trong quang điện là tất cả họ đều có hệ thống liên hợp lớn. Một hệ thống liên hợp được hình thành nơi các nguyên tử carbon đồng hóa trị trái phiếu với xen kẽ kết đơn và đôi; nói cách khác là những phản ứng hóa học của hydrocacbon. Electron những hydrocarbon 'PZ obitan delocalize và tạo thành một liên kết π delocalized quỹ đạo với một π * antibonding quỹ đạo. Các delocalized π quỹ đạo là chiếm cao nhất quỹ đạo phân tử (HOMO), và π * quỹ đạo là thấp nhất có người ở quỹ đạo phân tử (LUMO). Sự tách biệt điện áp giữa HOMO và LUMO được coi là khe hở của vật liệu điện tử hữu cơ. Các khe hở thường là trong khoảng 1-4 eV. [2] Khi các vật liệu hấp thụ một photon, một trạng thái kích thích được tạo ra và giới hạn trong một phân tử hoặc một khu vực của một chuỗi polymer. Các trạng thái kích thích có thể được coi là một cặp electron-lỗ ràng buộc với nhau bởi các tương tác tĩnh điện, tức là exciton. Trong các tế bào quang điện, exciton được chia thành miễn phí cặp electron-lỗ của các lĩnh vực có hiệu quả. Các lĩnh vực có hiệu quả được thiết lập bằng cách tạo ra một dị giữa hai vật liệu khác nhau. Các lĩnh vực có hiệu quả phá vỡ exciton bằng cách gây ra các electron rơi từ vùng dẫn của các chất hấp thụ vào vùng dẫn của các phân tử chất nhận. Nó là cần thiết rằng các tài liệu chấp nhận có một conduction band cạnh đó là thấp hơn so với các vật liệu hấp thụ [3] [4] [5] [6]. loại Junction Độc lớp Hình 2: Sơ đồ một lớp tế bào quang điện hữu cơ đơn lớp tế bào quang điện hữu cơ là hình thức đơn giản nhất. Những tế bào này được thực hiện bằng cách kẹp một lớp vật liệu điện tử hữu cơ giữa hai dây dẫn kim loại, thường là một lớp indium tin oxide (ITO) với chức năng làm việc cao và một lớp thấp công việc chức năng kim loại như nhôm, magiê hoặc canxi. Cấu trúc cơ bản của một tế bào như được minh họa trong hình 2. Sự khác biệt về chức năng làm việc giữa hai dây dẫn thiết lập một điện trường trong các lớp hữu cơ. Khi các lớp hữu cơ hấp thụ ánh sáng, các điện tử sẽ được vui mừng với LUMO và để lại lỗ hổng trong HOMO, qua đó hình thành exciton. Các tiềm năng tạo ra bởi các chức năng công việc khác nhau giúp để phân chia các cặp exciton, kéo điện tử vào điện cực dương (một chất dẫn điện được sử dụng để liên lạc với một phần phi kim của một mạch) và lỗ để điện cực âm. [3] [ 4] [5] Ví dụ : Năm 1958 các hiệu ứng quang điện hoặc tạo ra các điện áp của một tế bào dựa trên magiê phthalocyanine (MgPc) -một chất macrocyclic có một chiều nitơ vòng nguyên tử nguyên tử carbon cấu trúc được phát hiện có một photovoltage 200 mV . [7] Một Al / MgPc / Ag tế bào thu được hiệu quả quang điện 0,01% dưới ánh sáng ở 690 nm. [8] polyme liên hợp cũng được sử dụng trong loại này của tế bào quang điện. Một thiết bị dùng polyacetylene (Hình 1) là lớp hữu cơ, với Al và than chì, sản xuất một điện áp mạch mở là 0,3 V và hiệu quả thu phí là 0,3%. [9] Một Al / poly (3-nethyl-thiophene) / tế bào Pt có một hiệu suất lượng tử bên ngoài là 0,17%, một điện áp mạch mở của 0,4 V và một yếu tố làm 0,3. [10] Một ITO / PPV / Al tế bào cho thấy một điện áp mạch mở của 1 V và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của 0,1 % dưới ánh sáng ánh sáng trắng. [11] Các vấn đề tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ lớp đơn không làm việc tốt. Họ có hiệu suất lượng tử thấp (<1%) và hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp (<0,1%). Một vấn đề lớn với họ là điện trường do sự khác biệt giữa hai điện cực dẫn điện là hiếm khi đủ để phân chia các exciton. Thường thì các electron tái tổ hợp với các lỗ mà không đạt được các điện cực. kép Hình 3:. Phác thảo của một tế bào quang điện hữu cơ đa tế bào kép có chứa hai lớp ở giữa các điện cực dẫn điện (hình 3). Hai lớp có ái lực electron và ion hóa các nguồn năng lượng khác nhau, do đó lực lượng điện được tạo ra tại giao diện giữa hai lớp. Các vật liệu được lựa chọn để làm cho sự khác biệt đủ lớn mà các lĩnh vực điện địa phương rất mạnh, trong đó chia exciton hiệu quả hơn nhiều so với các tế bào quang điện lớp duy nhất. Các lớp với ái lực electron cao hơn và tiềm năng ion hóa là chất nhận electron, và các lớp khác là các nhà tài trợ electron. Cấu trúc này cũng được gọi là phẳng các nhà tài trợ chấp nhận dị. [3] [4] [5] [6] Ví dụ C60 có ái lực electron cao, làm cho nó một chấp nhận tốt. Một tế bào C60 / MEH-PPV hai lớp có một yếu tố làm tương đối cao 0,48 và hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 0,04% dưới ánh sáng đơn sắc. [12] PPV / tế bào C60 hiển thị một hiệu suất lượng tử bên ngoài đơn sắc là 9%, hiệu suất chuyển đổi năng lượng 1% và một yếu tố làm của 0,48. [13] perylene dẫn xuất hiển thị ái lực electron cao và ổn định hóa học. Một lớp phthalocyanine đồng (CuPc) là nhà tài trợ electron và perylene phái sinh tetracarboxylic như chất nhận điện tử, chế tạo một tế bào với một yếu tố làm tăng cao như 0,65 và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của 1% theo mô phỏng AM2 chiếu sáng. [14] Halls et al. chế tạo một tế bào với một lớp bis (phenethylimido) perylene trên lớp PPV như các nhà tài trợ electron. Tế bào này có hiệu quả cao điểm lượng tử bên ngoài là 6% và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của 1% dưới ánh sáng đơn sắc, và một yếu tố làm lên đến 0,6. [15] vấn đề chiều dài khuếch tán của exciton trong các tài liệu điện tử hữu cơ thường là vào thứ tự của 10 nm. Để cho nhất exciton khuếch tán đến giao diện của lớp và phân thành hãng vận tải, độ dày lớp phải ở trong cùng một dãy dài khuếch tán. Tuy nhiên, một lớp polymer thường cần độ dày ít nhất 100 nm để hấp thụ đủ ánh sáng. Tại một độ dày lớn như vậy, chỉ có một phần nhỏ của exciton có thể tiếp cận các giao diện dị. dị rời rạc A-ba lớp (hai chấp nhận và một nhà tài trợ) fullerene-free chồng đạt được một hiệu suất chuyển đổi là 8,4%. Việc thực hiện sản xuất điện áp hở mạch cao và hấp thụ trong phổ nhìn thấy và dòng ngắn mạch cao. Hiệu suất lượng tử là trên 75% từ 400 nm và 720 nm bước sóng, với một điện áp hở mạch khoảng 1 V. [16] dị Bulk Hình 4: Sơ đồ một ngã ba quang điện tế bào phân tán Trong các tế bào dị với số lượng lớn, các nhà tài trợ electron và chấp nhận được hỗn hợp, tạo thành một hỗn hợp polymer (Hình 4). Nếu quy mô chiều dài của sự pha trộn là tương tự với độ dài exciton khuếch tán, hầu hết các exciton được tạo ra trong hoặc vật liệu có thể đạt được các giao diện, nơi exciton chia một cách hiệu quả. Electron di chuyển đến các lĩnh vực chấp nhận sau đó được thực hiện thông qua các thiết bị và thu thập bằng một điện cực, và các hố di chuyển theo hướng ngược lại và thu thập ở phía bên kia. [4] [5] [7] Hầu hết các tế bào dị số lượng lớn sử dụng hai thành phần, mặc dù tế bào ba thành phần đã được khám phá. Các thành phần thứ ba, một p-type polymer nhà tài trợ thứ cấp, hoạt động để hấp thụ ánh sáng trong một khu vực khác nhau của quang phổ mặt trời. Điều này trong lý thuyết tăng lượng ánh sáng được hấp thụ. Những tế bào ternary hoạt động thông qua một trong ba cơ chế khác nhau:. Truyền điện, truyền năng lượng hoặc song song liên kết- Trong truyền điện tích, các nhà tài trợ đóng góp trực tiếp cho các thế hệ của các hạt mang điện tự do. Holes đi qua chỉ có một nhà tài trợ trước khi thu thập miền tại anode. Trong chuyển giao năng lượng, chỉ có một nhà tài trợ đóng góp vào việc sản xuất các lỗ. Các hành vi tài trợ thứ hai chỉ để hấp thụ ánh sáng, truyền thêm năng lượng để các nguyên liệu của nhà tài trợ đầu tiên. Trong mối liên kết song song, cả hai nhà tài trợ sản xuất exciton độc lập, sau đó di chuyển đến các nhà tài trợ / interfaces chấp nhận tương ứng của họ và phân tách ra. [17] Ví dụ C60 và các dẫn xuất của nó được sử dụng như là chất nhận electron, như trong các tế bào dị quang điện phân tán. Một tế bào với sự pha trộn của MEH-PPV và một methano-C60 chức hóa phái sinh như dị, ITO và Ca như các điện cực [18] cho thấy một hiệu suất lượng tử 29% và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của 2,9% dưới ánh sáng đơn sắc. Thay MEH-PPV với P3HT sản xuất một Quant