早在1986年，美籍華人科學(xué)家柯達(dá)公司的鄧青云博士首先成功制備了有機(jī)太陽(yáng)能電池［1］。鄧博士充分發(fā)揮了柯達(dá)公司對(duì)有機(jī)感光材料的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，用雙層膜異質(zhì)結(jié)的電池結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了1%轉(zhuǎn)換效率的有機(jī)太陽(yáng)能電池［2］。一年后，鄧博士的團(tuán)隊(duì)又報(bào)道了蒸鍍制備，亮度大于1000cd/ m2，發(fā)光效率超過(guò)1.5lm/W，而驅(qū)動(dòng)電壓小于10V的發(fā)光器，這就是我們現(xiàn)在知道的OLED，鄧博士也因此被稱為 “OLED之父”。由于雙層膜異質(zhì)結(jié)100nm的吸收長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于激子10nm 的擴(kuò)散長(zhǎng)度，激子在被接觸電極收集之前就發(fā)生復(fù)合，這種結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率難以提高。但是，上世紀(jì)90年代初提出的體異質(zhì)結(jié)概念使施主材料和受主材料的界面混合在一起，形成了復(fù)雜的界面［3］，如圖1所示。這樣，激子在擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)，就能到達(dá)施主材料和受主材料的界面，實(shí)現(xiàn)了快速的激子分離，而足夠厚的體異質(zhì)結(jié)可以更加充分地吸收入射光。空穴分離，但是電子-空穴對(duì)仍然通過(guò)靜電的庫(kù)侖力互相吸引，由于庫(kù)侖束縛而不能徹底分離，形成激子。有機(jī)太陽(yáng)能電池異質(zhì)結(jié)的載流子分離機(jī)理為： ? 施主材料吸收入射光子，產(chǎn)生激子，如圖2（a）所示； ? 激子從施主材料擴(kuò)散到施主材料和受主材料界面，如圖2 （b）所示； ? 激子被分離為電子和空穴之前有μm～ms的壽命，如圖2 （c）所示； ? 電子被受主材料吸收，空穴留在施主材料中，如圖2（d）所示； ? 電子和空穴分別被鋁陰極和透明陽(yáng)極收集，如圖2（e）所示； ? 如果激子離開施主-受主界面的距離大于擴(kuò)散長(zhǎng)度，那么會(huì)在載流子分離之前發(fā)生復(fù)合，釋放熒光，如圖2（f）所示。

　　施主材料可以用共軛聚合物RR-P3HT，受主材料用富勒烯衍生物PCBM，溶劑用四氫化萘或oDBC和均三甲苯的混合溶劑，ITO緩沖層用PEDOT-PSS，如表1所示。溶劑配方?jīng)Q定了聚合物和富勒烯體異質(zhì)結(jié)的形貌和特性。把兩種沸點(diǎn)不同的溶劑進(jìn)行混合，即68%的oDBC和32%的均三甲苯，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到3%［4］。oDBC可以防止噴嘴堵塞，保證墨滴噴射通暢。均三甲苯的沸點(diǎn)為165℃，oDBC 的沸點(diǎn)為180℃。相比oDBC或四氫化萘，均三甲苯沸點(diǎn)更低，20℃的蒸氣壓1.86mm汞高，表面張力也更低。均三甲苯使墨滴在襯底上更容易擴(kuò)散并聚合，使脫水和固化更快 ［5］。ITO緩沖層PEDOT-PSS是一種導(dǎo)電率很高的高分子聚合物水溶液，ITO/PEDOT-PSS雙層復(fù)合膜，可以增加電流密度。PEDOT是EDOT（3，4-乙撐二氧噻吩單體）的聚合物， PSS是聚苯乙烯磺酸鹽，這兩種物質(zhì)在一起可以極大地提高 PEDOT的溶解性。