Преобразование полезной солнечной энергии Солнца, достигающей поверхности Земли за один час, в электричество может удовлетворить все глобальные потребности в энергии в течение всего года (см. «Солнечные элементы становятся гибкими» ). Ожидается, что пластмассовые солнечные элементы, обладающие потенциалом низкой стоимости, легкого веса, гибкости и простоты обработки и установки, станут следующей технологией производства энергии в будущем.
Первые солнечные элементы на основе органических полупроводников, продемонстрированные Таном в 1986 году, имели КПД 1,0% (см. «Двухслойный органический фотоэлектрический элемент» ). Хотя в последние несколько лет исследования в области органических солнечных элементов действительно были активными, эффективность в настоящее время достигла 7,7% (см. «Полимерные солнечные элементы с повышенным напряжением и эффективностью разомкнутой цепи»).). Ученые приложили огромные усилия для разработки новых материалов для сбора большего количества солнечных фотонов и новых архитектур устройств для оптимизации выходной мощности, нацеливаясь на достижение эффективности более 10% в ближайшие несколько лет. Хотя в этой области было достигнуто значительное развитие и прогресс, технология все еще далека от практического применения. Одним из основных препятствий для достижения более высокой эффективности является то, что физика устройства и то, как фотоактивная морфология влияет на производительность устройства, не полностью поняты.
В обычных неорганических фотоэлектрических элементах, которые состоят из двух слоев полупроводников с p-допом и n-допингом, светопоглощающие материалы непосредственно создают свободные электроны и отверстия для генерации электрического тока multifunctional scanning probe microscope. Из-за высокой подвижности носителей заряда фотоактивный слой в неорганических солнечных элементах может быть получен в микрометровом диапазоне. Напротив, в органических солнечных элементах поглощение света образует связанную электронно-дырочную пару - так называемый экситон.