有机太阳能电池的结构一般采用氧化铟(ITO)作为阳极，功函数较低的金属作为阴极。阳极和阴极之间是有机半导体材料，形成典型的“三明治”结构。其发展经历了单层结构、双层结构、异质结太阳能电池和层叠有机太阳能电池。单层太阳能电池的主要特点是利用不同功函数金属做电极，有机半导体材料和功函数较低的金属电极形成内建电场，载流子在内建电场的作用下运动，形成光电流。双层结构是采用供体和受体有机半导体材料作为活性层。双层器件和单层器件相比，其优点是供体材料提供空穴，受体材料提供电子。异质结太阳能电池是采用供体材料和受体材料相混合形成贯穿的网络结构，有利于空穴-电子的转移，减少自由电荷的复合。层叠有机太阳能电池是将两个或两个以上的电池单元以串联的方式做成一个器件。

    有机半导体材料是有机太阳能电池的核心。它具有n或p型半导体的特性，具有较强的电子传输能力，如富勒烯衍生物PC61BM、PC71BM是最优良电子受体材料，非富勒烯类衍生物如苝二酰亚胺类(PDI衍生物、小分子吡咯并吡咯二酮(DPP)衍生物等也具有较好的电子传输能力，可应用在有机太阳能电池中。供体材料聚3-烷基噻吩(P3AT)衍生物作为电子给体材料的研究比较广泛。其中聚3-己基噻吩(P3HT)由于具有较好的解度，易得到规整结构，带宽适宜且有较高的空穴迁移率，被认为是最佳的电子给体材料。综述了近几年有机太阳能电池电极材料、缓冲层材料、溶剂对有机太阳能电池的影响。

  有机太阳能电池中，电极材料的功函数起到重要的作用。材料的功函数如果不和半导体材料的电子最低未占有轨道/电子最高已占有轨道(LUMD/HOMO)和费米能级相匹配，那么在电极和有机半导体界面就会形成势垒，使空穴和电子不能和电极形成欧姆接触。

    李利如等采用3-己基噻吩的聚合物：富勒烯衍生物(P3HT∶PCBM)作为有机光伏器件的活性层材料，阳极ITO薄膜采用Pt离子修饰。经修饰的ITO导电薄膜表面的粗糙程度降低，有利于空穴的传输，有机太阳能电池光电转化效率为2.29%。Das等采用六甲基二硅氮烷(HMDS)对ITO电极修饰，结果表明，HMDS能有效地提高有机太阳能电池短路电流和并联电阻的大小。Lee等研究了用Ta掺杂In2O3薄膜作为阳极的有机太阳能电池性能的影响。结果表明，Ta掺杂In2O3薄膜的面电阻为17.11Ω/square，光的透过率为93.45%，材料的功函数为4.9eV，有机太阳能电池的光电转化效率为3.348%。

    有机太阳能电池的性能，稳定性以及寿命和阴极材料有关。阴极材料一般包括，单层、合金等材料。

    金属Ag具有较高的柔软性，常用作有机太阳能电池器件中的阴极材料。Krantz等通过溶液方式制作不透明的Ag纳米线作为阴极，该电极具有较高的导电性能。该器件和丝网印刷的银电极器件相比较有较高的填充因子，电池的光电转化效率超过2.5%。Gupta等采用激光碳粉打印作为模板，在热解和调色剂分离产生的高导Ag电极具有较强粘附力以及机械性能，为制作有机光伏器件提供了简明的工艺手段。Song等采用Ag纳米网/ZnO作为有机太阳能电池的透明电极，在100mWcm-2、AM1.5G的光照下，电池的光电转化效率达到7.15%。Kaduwal等运用Ag膜和聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)替代了有机光伏器件的ITO，并用P3HT∶PCBM作为器件的光活性层，器件的光电转换效率提高了2.5%。Krantz等用半透明银纳米薄膜作为导致有机太阳能电池的电极，器件的效率超过了2.0%。

   有机太阳能电池的光电性能可以通过电极修饰层或其他界面修饰而改善。电极修饰层能使电极的功函数与受体的LUMO或供体的HOMO相匹配，进而提高电荷的传输能力和阻挡空穴或者电子的传输。电极的缓冲层分为空穴缓冲层和电子缓冲层。

2.1传统的有机太阳能电池缓冲层研究进展

    传统的太阳能电池机构一般是ITO/活性层材料/阴极。通过缓冲层的引入，能有效地改善电极薄膜的粗糙度、功函数等，有效提高空穴或电子的传输。

    Qin等采用真空溅射的方法形成S-MoO3薄膜作为阳极界面的修饰层，有机太阳能电池的光电转化效率达到3.69%。

    Wang等采用Fe3O4磁性纳米粒子掺杂PEDOT∶PSS作为有机太阳能电池的阳极缓冲层，发现掺杂后的光电转化效率提高了38.5%。同时，稳定性得到显著提高。

    低功函数的金属通常被用作有机太阳能电池的阴极缓冲层，但由于低功函数的金属对水和氧气的敏感性容易被氧化，进而导致电池性能的稳定性较差。Tan等将乙酰丙铜钴在乙醇溶液中，采用选旋涂的方式制作成薄膜作为窄带隙聚合物和富勒烯衍生物的混合物(PBDTBBD∶PC60)MB的阴极缓冲层，电池的光电转化效率为8.75%。

    ZnO纳米颗粒和Ag纳米颗粒是常用的缓冲层材料。该材料由于具有较大的表面积和较强的载流子传输能力，能有效提高太阳能电池的光电转化效率。

    Hao等研究SiO2和Ag纳米颗粒混合充当有机太阳能电池的缓冲层，电池的流密度提高了25.4%，光电转化效率提高了19.2%。Seho等用溶胶-凝胶法合成的球状和杆状ZnO纳米粒子作为有机太阳能电池缓冲层，器件的光电转换效率提高了2.68%。

    黄建雄将二甲基亚砜(DMSO)掺杂到PEDOT/PSS阳极缓冲层探究其对电池性能的影响，研究DMSO掺杂浓度分别是2%、4%、6%(体积比，下同)时，不同浓度对电池器件性能的影响，结果表明，掺杂比为4%时，电池转换效率最高。Han等采用纳米聚苯胺(PANI)作为有机太阳能电池的缓冲层，电池的光电转化效率有较大的提高.Cheng等探究了基于(3-hexylthiophene)(P3HT)∶indene-C60 bisadduct(ICBA)为活性层材料的太阳能电池的性能。该器件采用氟化锂(LiF)作为电子传输层，同时采用紫外臭氧(UVO)处理的三氧化钼(MoO3)作为空穴传输层。表明有LiF层的电池填充因子和光电转换效率均比未加LiF层的器件高出很多。同时MoO3层的引入能有效改善电池的性能。该器件在AM1.5G，100mW/cm2的光照下器件的光电转换效率为6.43%。

2.2倒置型结构电池缓冲材料的研究进展

    倒置型结构是有机太阳能电池具有稳定性好、效率高等特点，是光伏领域研究的热点。常见的倒置型结构的有机太阳能电池，一般采用MOO3、ZnO、TiO2等材料作为倒置型有机太阳能电池的缓冲层。

    Ke等将MOO3作为有机太阳能电池的缓冲层。研究选用不同的供体材料对电池光电性能的影响，结果表明，器件的效率分别从原来的1.04%、0.27%、0.13%提高到2.49%、1.01%、1.12%。Li等采用富勒烯酯衍生物(PyC60)修饰ZnO纳米薄膜作为倒置型有机光伏器件的阴极缓冲层，结果表明，用PTB7：PC71BM作为活性层的电池件，其开路电压为0.753V，短路电流密度为16.04mA/cm2，填充因子为72.5%，光电转换效率为8.76%。

    Hao等采用Ag掺杂浴铜灵(BCP)的薄膜充当电子缓冲层。结果表明，单一的BCP作为缓冲层的有机太阳能电池器件的Ⅰ-Ⅴ曲线呈现S型，但Ag掺杂BCP器件的Ⅰ-Ⅴ曲线的S型消失。

    Lin等采用溶胶-凝胶法制作ZnO薄膜作为倒置质结有机太阳能电池的缓冲层。发现电池的填充因子从28.8%增加到42.5%，光电转化效率从0.11%增加到3.43%。Ibrahem等用溶液法制备ZnO纳米颗粒作为本体异质结有机太阳能电池的电子提取层，电池的光电转换效率约为4%。

   有机太阳能电池的活性层材料一般采用旋涂的方式制作成薄膜。因此溶剂的选取对薄膜的形态具有重要的影响。良好的溶剂能使半导体材料形成较好结晶度并增加材料中载流子的迁移率。

    李晨希等采用氯苯做溶剂研究P3HT：PCBM粒径的大小以及薄膜的粗糙度。结果表明，溶液浓度为12.67mg/mL时，分散效果最好，具有最优的填充因子；浓度为19.00mg/mL时，具有最优的短路电流和能量转换效率。Schmidt等在本体异质结(BHT)聚合物富勒烯太阳能电池中将小分子添加剂(CN)掺入到活性层材料中，能有效提高载流子在薄膜中的迁移率进而提高了器件的光电转化效率。

    李娜以纯氯苯(CB)溶剂、纯氯仿(CF)溶剂和CB/CF不同比例混合溶剂的共混体系太阳能电池，研究了不同溶剂及不同比例混合的混合溶剂对电池性能的影响。结果表明：以CB/CF=3/1为溶剂制备的器件，紫外可见吸收光谱和器件外量子效率曲线显示出红移现象，原子力显微图表明P3HT和PCBM间形成良好的相分离结构。在100mW/cm2强度光照射下，能量转换效率PCE为3.2%。黄建雄用两种溶剂(氯苯和二氯苯)制备活性层的前驱液能得到性能更好(η=1.66%)的器件。Kyaw等采用二碘辛烷(DIO)作为溶液的添加剂，能有效改善活性层薄膜的形态，提高载流子的产生和传输，降低载流子的复合。DIO的浓度为0.8%时，有机太阳能电池的填充因数达到72%。

    目前有机太阳能电池在实验室中的光电转化效率已经超过10%，但是距离大规模实现商业化的目标还有很大的距离，今后主要解决以下几个方面的问题。(1)效率问题。有机太阳能电池的光电效率和传统的硅太阳能电池的光电转化效率相比还是很低，就需要科研工作者在有机太阳能电池的结构、材料等方面开展有效的研究；(2)稳定性问题。有机太阳能电池活性层材料是有机半导体材料，在长时间的光照下容易分解，使器件稳定性和寿命大幅度降低，这需要研发具有较高稳定性的有机半导体材料以及简单的封装工艺；(3)大面积器件问题。有机太阳能电池在实验室中测量一般是小面积器件，大面的器件受到工艺技术等因素的影响，有机薄膜的质量得不到保障，严重影响电池的光电性能以及实用性。

    总之，为实现有机太阳能电池的实际应用，降低太阳能的发电成本是当今急需解决的问题，而有机太阳能电池的光电效率和稳定性是今后研究的关键。