有機光伏電池工作過程

第一代有機光生伏打電池是以單個有機層為基，並將它夾置在兩個具有不同功函式的電極之間構成的。單層期間所出現的整流行為與電子與空穴分別注入到分子HOMO和LUMO軌道的不對稱性，以及p-型有機半導體（空穴傳輸）材料與低功函式的金屬間所形成的Schottky勢壘相關.所以單層材料構成的電池功率轉換效率低。

有機光生伏打電池的一個重要突破是引入雙層異質結概念為其標準。在這類器件中體系有兩個有機層——即電子傳輸層和空穴傳輸層——為其特徵。兩個有機層和單層器一樣置於兩個電極之間，於是構成了具有異質結的有機太陽能電池。這種結構是1986年由Eastmen Kodak的Tang等人提出的。他們以酞箐衍生物為p-型有機半導體，以苝的衍生物為n-型半導體，這樣得到的電池功率轉換效率可達1%。

在這種雙層異質結器件中，給體分子活性層通過吸收光子產生激子，激子在異質結處發生電子轉移，使激子分解為電子和空穴。最後，由電池的兩個電極分別收集分離的電荷而輸出。這種器件的優點是激子在異質結處分解效率比單層器件的高。並且電荷的輸出只要求克服有幾層與金屬電極間的勢壘。