有機太陽電池またはプラスチック太陽電池は、光起電力効果によって太陽光から電気を生成する光吸収および電荷輸送のために、有機エレクトロニクス（導電性有機ポリマーまたは有機低分子を扱うエレクトロニクスの一部門）を使用するタイプの光電池である。 ほとんどの有機太陽電池はポリマー太陽電池です。
有機太陽電池に使用される分子は、高スループットで溶液処理可能であり、安価であり、その結果、大量の製造コストが低くなる。 有機分子の柔軟性と相まって、有機太陽電池は潜在的に光起電力用途に費用効果が高い。 分子工学（例えば、ポリマーの長さおよび官能基の変更）は、バンドギャップを変化させることができ、電子チューニング性を可能にする。 有機分子の光吸収係数が高いため、通常は数百nm程度の少量の物質で多くの光を吸収することができます。 有機太陽電池に関連する主な欠点は、シリコン太陽電池などの無機太陽電池に比べて、低効率、低安定性および低強度である。
シリコンベースのデバイスと比較して、ポリマー太陽電池は軽量（小さな自律センサーには重要）であり、使い捨て可能で製造コストが安く（プリントエレクトロニクスを使用することもある）、分子レベルで柔軟でカスタマイズ可能であり、 ポリマー太陽電池はまた、透明性を示す可能性があり、窓、壁、フレキシブルなエレクトロニクスなどへの応用を示唆しています。図1にデバイスの例を示します。ポリマー太陽電池の欠点も深刻です。硬質材料の効率、および実質的な光化学分解を経験する。
ポリマー太陽電池の非効率性と安定性の問題は、低コストと高効率化の約束と相まって、太陽電池の研究において人気のある分野となった。 2015年までに、ポリマー太陽電池は、タンデム構造によって10％を超える効率を達成することができました。
物理
光電池は、光を直流（DC）電気に変換する特殊な半導体ダイオードです。 光吸収材料のバンドギャップに応じて、光電池は、低エネルギーの赤外線（IR）または高エネルギーの紫外線（UV）光子をDC電気に変換することもできる。 光電池における光吸収材料として使用される小分子およびポリマーの共通の特性は、それらが全て大きな共役系を有することである。 炭素原子が交互の一重および二重結合で共有結合する共役系が形成される。 これらの炭化水素の電子pz軌道は非局在化し、π*反結合軌道を有する非局在化結合π軌道を形成する。 非局在化π軌道は最高占有分子軌道（HOMO）であり、π*軌道は最低空軌道（LUMO）である。 有機半導体物理学では、HOMOは価電子帯の役割を担い、LUMOは伝導帯として機能する。 HOMOエネルギーレベルとLUMOエネルギーレベルとの間のエネルギー分離は、有機電子材料のバンドギャップと考えられ、典型的には1〜4eVの範囲内である。
バンドギャップよりも大きなエネルギーで吸収された光子が熱エネルギーによってその余分なエネルギーを放出するので、バンドギャップを減少させることとのトレードオフがあるが、材料のバンドギャップより大きなエネルギーを有するすべての光が吸収され、電力変換効率を向上させる。 これらの物質が光子を吸収すると、励起状態が生成され、分子またはポリマー鎖の領域に閉じ込められる。 励起状態は、励起子、または静電的相互作用によって一緒に結合された電子 – 正孔対とみなすことができる。 光起電力セルでは、励起子は有効な場によって自由電子 – 正孔対に分解される。有効なフィールドは、2つの異なる材料間のヘテロ接合を作成することによって設定されます。 有機太陽電池では、電子が吸収体の伝導帯からアクセプタ分子の伝導帯に落ちることによって、有効な場が励起子を破壊する。 アクセプタ材料は、吸収体材料の伝導帯端よりも低い伝導帯端を有することが必要である。
ポリマー太陽電池は、通常、電子供与体および電子アクセプター（バルクヘテロ接合太陽電池の場合）、正孔または電子のブロッキング層、および金属電極を含む。 ブロッキング層の性質および順序、ならびに金属電極の性質は、セルが規則的または倒立したデバイスアーキテクチャに従うかどうかに依存する。 反転セルでは、正と負の電極が逆になっているため、電荷は通常のデバイスとは逆の方向にデバイスを出ます。 反転セルは、より適切な材料からカソードを利用することができる。 逆転OPVは、規則的に構造化されたOPVよりも長い寿命を有するが、通常は、通常のOPVほどの効率に達することはない。
バルクヘテロ接合ポリマー太陽電池では、光が励起子を生成する。 デバイスの活性層内の電子供与体と受容体との間の界面における引き続く電荷分離。 これらの電荷は、電荷がデバイスの電極に移動し、電荷がセルの外部に流れ、作業を行い、反対側にデバイスを再入力します。 セルの効率は、いくつかの要因、特に非ジェミネート再結合によって制限される。 ホールの移動度は、活性層全体のより速い伝導をもたらす。
有機光電池は、半導体pn接合よりもむしろ電子供与体および電子受容体材料からなる。 励起子電子 – 正孔対が生成される有機PVセルの電子供与体領域を形成する分子は、一般に、炭素p軌道ハイブリダイゼーションから生じる非局在化π電子を有する共役ポリマーである。 これらのπ電子は、分子の最高占有分子軌道（HOMO）から最低空軌道（LUMO）までのπ-π*遷移で示されるスペクトルの可視部分またはその近傍の光によって励起することができる。 これらの軌道間のエネルギーバンドギャップは、どの波長の光を吸収できるかを決定する。
有機太陽電池における励起子は、バンド構造および非局在化電子を有する無機結晶PVセル材料とは異なり、0.1〜1.4eVのエネルギーで強く結合する。 この強力な結合は、有機分子中の電子波動関数がより局在し、静電引力が電子と正孔を励起子として一緒に保つことができるために生じる。 電子とホールは、電子の化学ポテンシャルが横切る界面を提供することによって解離することができる。 光子を吸収する物質は供与体であり、電子を獲得する物質は受容体と呼ばれる。 図2では、ポリマー鎖がドナーであり、フラーレンがアクセプターである。 解離の後でさえ、電子と正孔は依然として「ジェミネート対」として結合されてもよく、その後それらを分離するために電界が必要とされる。 電子とホールは接点に集めなければならない。 電荷キャリア移動度が不十分であると、キャリアはコンタクトに到達せず、代わりにトラップサイトで再結合するか、または新しいキャリアのフローに反対する望ましくない空間電荷としてデバイス内に留まる。 後者の問題は、電子移動度と正孔移動度が一致しない場合に発生する可能性があります。 この場合、空間電荷制限光電流（SCLP）はデバイス性能を妨げる。
有機光電池は、活性ポリマーとフラーレンベースの電子アクセプターとを用いて製造することができる。 可視光によるこの系の照明は、ポリマーからフラーレン分子への電子移動を導く。 その結果、高分子鎖上に光誘起準粒子、すなわちポーラロン（P +）の生成が起こり、フラーレンはラジカルアニオン（C-
60）。 ポーラロンは非常に移動性があり、拡散する可能性があります。
ジャンクションタイプ
最も単純な有機PVデバイスは、平面ヘテロ接合を特徴とする。 電子供与体または電子受容体タイプの有機活性材料（ポリマーまたは小分子）のフィルムは、接点の間に挟まれている。 活物質中に生成された励起子は、再結合して分離する前に拡散し、正孔および電子をその特定の収集電極に拡散させる。 電荷キャリアは、典型的なアモルファス有機半導体においてわずか3〜10nmの拡散長を有するので、平面セルは薄くなければならないが、薄いセルは光をあまりうまく吸収しない。 バルクヘテロ接合（BHJ）はこの欠点に対処している。 BHJでは、電子供与体材料と受容体材料との混合物が混合物としてキャスティングされ、次いでそれが相分離する。 デバイス内の各材料の領域は、キャリア拡散に適した数ナノメートルだけ離れている。 BHJは、ナノスケールで材料の形態学を敏感に制御する必要がある。 重要な変数には、材料、溶媒および供与体 – 受容体重量比が含まれる。
BHJを超えた次の論理的ステップは、太陽電池または秩序のあるヘテロ接合（OHJ）のためのナノ物質の秩序だった。 OHJは、BHJに関連する変動性を最小限にする。 OHJは、一般に、規則正しい無機材料と有機活性領域とのハイブリッドである。 例えば、光起電性ポリマーは、TiO 2のようなセラミックの細孔に堆積させることができる。 孔は依然としてポリマーを通って孔の長さを接触部に拡散しなければならないので、OHJは同様の厚さの制限を受ける。 OHJのデバイス性能をさらに向上させるためには、ホールの移動性のボトルネックを緩和することが重要です。
単層
単層有機太陽電池は、最も単純な形態である。 これらのセルは、2つの金属導体、典型的には、高い仕事関数を有するインジウム錫酸化物（ITO）の層と、アルミニウム、マグネシウムまたはカルシウムなどの低仕事関数金属の層との間に有機電子材料の層を挟むことによって作られる。 そのようなセルの基本的な構造は図4に示されている。
2つの導体間の仕事関数の差は、有機層内に電界を設定する。 有機層が光を吸収すると、電子はLUMOに励起され、HOMOに正孔を残して励起子を形成する。 異なる仕事関数によって生じる電位は、電子を正の電極（回路の非金属部分と接触するために使用される電気導体）および負の電極へのホールに引っ張ることによって、励起子対を分割するのに役立つ。
傾斜ヘテロ接合
電子供与体と受容体は、勾配が緩やかになるように混合される。 このアーキテクチャは、分散されたヘテロ接合における短い電子走行距離と二重層技術の電荷勾配の利点とを組み合わせたものである。
連続ジャンクション
漸変ヘテロ接合と同様に、連続接合の概念は、電子供与体から電子受容体への徐々の遷移を実現することを目的とする。 しかしながら、受容体材料は、重合後修飾工程においてドナーポリマーから直接調製される。
製造
活性層はデバイスの効率を大きく左右するため、このコンポーネントの形態は大きな注目を集めています。
一方の材料が他方の材料よりも溶媒中でより可溶性である場合、それは最初に基板の上に堆積し、膜を通る濃度勾配を引き起こす。 これは、PCBMがODCB溶液からのスピンコーティングの際にデバイスの底に向かって蓄積する傾向があるポリ-3-ヘキシルチオフェン（P3HT）、フェニル-C61-酪酸メチルエステル（PCBM）デバイスで実証されている。 この効果は、より可溶性の成分が、溶媒がより長く留まる、フィルムの底部に向かってより可溶性の成分を蓄積する、コーティング手順中に「溶媒リッチ」相に向かって移動する傾向があるために見られる。 生成された膜の厚さは、より濃厚な溶液またはより速い蒸発速度（より厚いデバイスを構築するために必要とされる）のために、結晶化および沈殿の動力学が異なるため、相の分離に影響を及ぼす。 正孔収集電極の近くの結晶性P3HT富化は、比較的薄い（100nm）P3HT / PCBM層に対してのみ達成することができる。
初期モルフォロジーの勾配は、主に、溶媒の蒸発速度およびブレンド内のドナーとアクセプターの間の溶解度の差によって生じる。 この溶解度への依存性は、フラーレン誘導体およびP3HTを用いて明らかに示されている。 より低速で蒸発する溶剤（クロロベンゼン（CB）またはジクロロベンゼン（DCB））を使用すると、より大きな垂直分離または凝集度を得ることができ、一方、より迅速に蒸発する溶剤は、 より大きい溶解度勾配は、より効果的な垂直方向の分離をもたらし、一方、より小さい勾配は、より均質なフィルムをもたらすはずである。 これらの2つの効果は、P3HT：PCBM太陽電池で確認された。
溶媒蒸発速度ならびに後溶媒蒸気または熱アニーリング手順もまた研究した。 P3HT：PCBMなどのブレンドは熱アニール処理の恩恵を受けるようですが、PTB7：PCBMなどの他のものは利点がないようです。 P3HTでは、これらの領域内からPCBM分子が放出されることによって生成されるP3HT相の結晶化度が増加することから得られるように見える。 これは、P3HTにおけるPCBMの混和性ならびにアニーリング時間の関数としてのドメイン組成の変化の研究によって実証されている。
混和性に基づく上記の仮説は、バルクヘテロ接合デバイス内に存在しないドナー材料またはアクセプタ材料の純粋なアモルファス相のみとしてのデバイスの効率を完全には説明していない。 2010年の論文は、純粋なアモルファス領域が存在しないため、純粋な相と分離した界面を仮定する現在のモデルが失敗する可能性があることを示唆しました。 現在のモデルでは、位相純度を考慮せずに界面での位相分離を仮定しているため、モデルを変更する必要があります。
熱アニールの手順は、それが適用される時の正確さに依存して変化する。 垂直化学種の移動は、活性層と空気層または他の層との間の表面張力によって部分的に決定されるので、追加の層（ほとんどの場合、金属陰極）の堆積の前または後のアニールが結果に影響を及ぼす。 P3HTの場合：PCBM太陽電池垂直移動は、金属陰極の堆積後にセルをアニールすると改善される。
隣接する層の隣にあるドナーまたはアクセプタの蓄積は、これらの蓄積がデバイスの性能に有益な正孔または電子のブロッキング効果をもたらす可能性があるので有益である。 2009年、P3HT：PCBM太陽電池の垂直分布の差は、電子移動度に問題を引き起こし、デバイス効率が非常に悪くなったことが示されました。 P3HTの上にPCBMの薄い層をスピンコーティングするデバイスアーキテクチャへの簡単な変更は、デバイスコンポーネント間の再現性のある垂直分離を提供することにより、細胞の再現性を大幅に向上させます。 PCBMと陰極との間の接触がより高い効率のために必要とされるので、これは装置の再現性を大きく増加させる。
中性子散乱分析によれば、P3HT：PCBMブレンドは「流れ」（PCBM領域）によって中断された「河川」（P3HT領域）として記述されている。
溶媒効果
スピンコーティングと蒸発の条件はデバイスの効率に影響します。 溶媒および添加剤は、ドナー – アクセプター形態に影響を及ぼす。 添加剤は蒸発を遅くし、より結晶性のポリマーをもたらし、したがって改善された正孔伝導率および効率をもたらす。 典型的な添加剤には、1,8-オクタンジチオール、オルト – ジクロロベンゼン、1,8-ジヨードオクタン（DIO）、およびニトロベンゼンが含まれる。 DIO効果は、PCBM成分の選択的可溶化に起因し、基本的に電子の平均ホッピング距離を変更し、したがって電子移動度を改善する。 添加剤はまた、ポリマーの効率を大きく上昇させる可能性がある。 HXS-1 / PCBM太陽電池では、その効果は電荷の発生、輸送および貯蔵安定性と相関があった。 PTTBOのような他のポリマーも、添加剤なしで約3.7％から5％を超えるPCE値を達成するDIOから大幅に利益を得る。
共溶媒としてクロロナフタレン（CN）から製造されたポリマー太陽電池は、従来の純粋なクロロベンゼン溶液から製造されたものより高い効率を享受する。 これは、ドナー – アクセプターの形態が変化し、ドナーポリマーとフラーレンとの間の相分離が減少するためである。 結果として、これは高いホール移動度に変換される。 共溶媒がなければ、フラーレンの大きなドメインが形成され、溶液中のポリマー凝集のために細胞の光起電力性能が低下する。 この形態は、乾燥中の液 – 液相分離に由来する。 混合物を蒸発させると混合物がスピノーダル領域に入り、そこでは著しい熱変動が生じる。 大領域は、電子が効率的に収集されることを防止する（PCEを減少させる）。
ポリマー構造の小さな差異はまた、必然的にデバイス形態に影響を及ぼす結晶充填の著しい変化につながる可能性がある。 PCPDTBTは、2つのポリマー間のブリッジ原子の違い（C対Si）によって生じるPSBTBTとは異なります。これは、PCPDTBT：Si系とは対照的に添加物を含むPCBM太陽電池でより良い形態が達成できることを意味します追加物質。
自己組織化細胞
スピンキャスティングおよび加熱時に組み立てられるドナーおよびアクセプター分子を用いて、超分子化学を調べた。 ほとんどの超分子集合体は小分子を用いる。 管状構造中のドナードメインおよびアクセプタードメインは、有機太陽電池に理想的と思われる。
フラーレンを含むジブロックポリマーは、熱アニールの際に安定な有機太陽電池を生じる。 適切な超分子相互作用が導入されると、予め設計された形態を有する太陽電池が得られる。
ポリチオフェン誘導体を含むBCPの進歩は、明確なネットワークに組み立てられる太陽電池をもたらす。 このシステムは2.04％のPCEを示す。 水素結合は形態を導く。
コポリマーアプローチに基づくデバイス効率はまだ2％の障壁を超えているが、バルクヘテロ接合デバイスはシングルジャンクション構成で> 7％の効率を示す。
フラーレングラフトロッド – コイルブロックコポリマーは、ドメイン構成の研究に用いられてきた。
有機太陽電池への超分子アプローチは、ドメイン分離を引き起こす高分子力についての理解を提供する。
赤外線ポリマー電池
赤外線セルは、可視波長ではなく赤外線範囲の光を優先的に吸収する。 2012年現在、このようなセルは可視光に対してほぼ70％透明にすることができます。 この細胞は、溶液処理を用いて低コストで大量に製造することができるとされている。 赤外線ポリマー電池は、ポータブルエレクトロニクス、スマートウィンドウ、および建物一体型太陽光発電のアドオンコンポーネントとして使用できます。セルは、従来の不透明金属電極の代わりに、銀ナノワイヤ/二酸化チタン複合フィルムを上部電極として使用します。 この組み合わせにより、4％の電力変換効率が達成されました。
電力変換効率
ポリマー太陽電池を取り巻く主要な問題の1つは、製造されたセルの低電力変換効率（PCE）である。 商業的に実用的であると考えられるためには、PSCは少なくとも10-15％の効率を達成できなければならない。これはすでに無機PVよりもはるかに低い。 しかしながら、ポリマー太陽電池の低コストのために、10〜15％の効率は商業的に実行可能である。
PCE（η）は、短絡電流（JSC）、開回路電圧（VOC）、および充填率（FF）の積に比例する。
Pinは入射太陽光力です。 最近のポリマー太陽電池性能の進歩は、バンドギャップを圧縮して短絡電流を増大させ、最高占有分子軌道（HOMO）を低下させて開放回路電圧を上昇させることに起因する。 しかしながら、PSCは依然として低い充填率（典型的には70％未満）に悩まされている。しかし、2013年現在、研究者は充填率が75％を超えるPSCを製造することができました。 科学者は、倒立BHJを介して、非従来のドナー/アクセプターの組み合わせを使用して達成することができました。
商品化
ポリマー太陽電池は、シリコン太陽電池および他の薄膜電池と商業的にまだ競合していない。 ポリマー太陽電池の現在の効率は、シリコンセルのかなり下の10％にある。 ポリマー太陽電池はまた、環境劣化を被り、有効な保護コーティングが欠如している。
電荷キャリア拡散を促進するためには、性能の更なる改善が必要である。 輸送は秩序と形態の制御によって強化されなければならない。 インターフェイス間の電荷転送の問題にインターフェイスエンジニアリングを適用する必要があります。
ポリマー太陽電池の効率を高めるために、タンデム構造の研究が進められている。 無機タンデム構造と同様に、有機タンデム構造は効率を高めることが期待される。 低バンドギャップ材料を使用する単一接合デバイスと比較して、タンデム構造は、光子 – 電子変換の間の熱損失を低減することができる。
ポリマー太陽電池は、商業的に広く製造されていない。 Konarka Technologiesは、2008年からポリマー – フラーレン太陽電池の生産を開始しました。 最初のモジュールは効率が3〜5％で、数年しか使用できませんでした。 コナマークはその後、ポリマー太陽電池がPV市場に浸透できないため、破産申請をしています。
有機太陽電池のモデリング
上述のように、有機半導体は、長距離秩序のない高度に不規則な材料である。 これは、伝導帯と価電子帯の端が明確に定義されていないことを意味します。 さらに、この物理的およびエネルギー的な障害は、光生成された電子および正孔がトラップされ、最終的に再結合するトラップ状態を生成する。
デバイスモデルにおいて有機太陽電池を正確に記述するための鍵は、トラップ状態を介したキャリアトラッピングおよび再結合を含むことである。 一般的に使用される手法は、有効な媒体モデルを使用することであり、標準的なドリフト拡散方程式を使用してデバイス全体の輸送を記述する。 次に、トラップ状態の指数関数的テールが導入され、移動度エッジからバンドギャップに崩壊する。これらのトラップ状態からの捕獲/脱出を説明するために、Shockley-Read-Hall（SRH）を使用することができる。 Shockley-Read-Hall機構は、時間領域および定常状態の両方において、ポリマー：フラーレンデバイスの挙動を再現することができることが示されている。
現在の課題と最近の進歩
有機太陽電池に関連する困難には、良好な内部量子効率を有するにもかかわらず、無機光起電力デバイスと比較して低い外部量子効率（最大70％）が含まれる。 これは100ナノメートル程度の活性層による吸収が不十分であるためである。 酸化および還元、再結晶化および温度変動に対する不安定性もまた、装置の劣化および経時的な低下した性能につながる可能性がある。 これは、組成が異なるデバイスのさまざまな範囲で発生し、活発な研究が行われている分野です。
他の重要な因子には、不純物の存在によって影響される励起子拡散長、電荷分離および電荷収集が含まれる。
電荷キャリア移動度および輸送
特に、バルクヘテロ接合太陽電池では、電荷キャリア輸送を理解することが、有機太陽電池の効率を改善する上で不可欠です。 現在、バルクヘテロ接合デバイスは不均衡な電荷キャリア移動度を有し、正孔移動度は電子移動度の少なくとも1桁低い。 これは、空間電荷の蓄積およびデバイスの充填率および電力会話効率の低下をもたらす。 低い移動度のために、効率的なバルクヘテロ接合光電池は、電荷キャリアの再結合を回避するために、薄い活性層で設計されなければならず、これは、処理における吸収およびスケーラビリティに有害である。 シミュレーションは、充填係数が0.8を超え、外部量子効率が90％を超えるバルクヘテロ接合太陽電池を有するためには、空間電荷効果を低減するためにバランスのとれた電荷キャリア移動度が必要であり、電荷キャリア移動度および/または二分子再結合速度定数の低下をもたらす。
フィルム形態の影響
上述したように、ドナー – アクセプター有機材料の分散ヘテロ接合は、平面ヘテロ接合と比較して高い量子効率を有する。なぜなら、分散ヘテロ接合では、励起長がその拡散長内の界面を見つける可能性が高いからである。 膜の形態学はまた、デバイスの量子効率に劇的な影響を及ぼし得る。 粗い表面とボイドの存在は、直列抵抗と短絡の可能性を増加させる可能性があります。 その結果、量子効率は、約1000Åの厚さの金属陰極で覆った後のデバイスのアニールによって改善することができる。 有機膜の上の金属膜は有機膜に応力をかけるので、有機膜の形態緩和を防止するのに役立つ。 これにより、より高密度に充填されたフィルムが得られ、同時に、有機薄膜のバルク内部で相分離した相互貫入ドナー – アクセプター界面の形成が可能になる。
制御された成長ヘテロ接合
電荷分離はドナー – アクセプター界面で起こる。 電極に移動する間、電荷は、不規則な相互浸透性有機材料中に閉じ込められ、および/または再結合し、デバイス効率を低下させる可能性がある。 ヘテロ接合の制御された成長は、ドナー – アクセプタ材料の位置に対するより良好な制御をもたらし、プレーナおよび高度に方向性のないヘテロ接合のヘテロ接合よりもはるかに大きなパワー効率（出力パワー対入力パワーの比）をもたらす。 したがって、構造およびフィルム形態をより良好に制御するための適切な処理パラメータの選択が非常に望ましい。
成長技術の進歩
光起電力用途のための大部分の有機膜は、スピンコーティングおよび気相堆積によって堆積される。 しかしながら、各方法は一定の欠点を有しており、スピンコーティング技術はより大きな表面積を高速で被覆することができるが、一方の層のための溶媒の使用は既に存在するポリマー層を劣化させる可能性がある。 別の問題は、スピンコーティングのようなデバイス用の基板のパターニングに関連して、基板全体を単一の材料でコーティングすることに関連する。
真空熱蒸発
別の堆積技術は真空中での有機材料の加熱を含む真空熱蒸発（VTE）である。 基板は、ソースから数センチメートル離れたところに配置されているので、蒸着された材料は、図に示すように、基板上に直接堆積することができる。 この方法は、異なる層の間の化学的相互作用なしに異なる材料の多くの層を堆積させるのに有用である。 しかし、膜厚の均一性や大面積基板上の均一なドーピングに問題があることがあります。 さらに、チャンバの壁に堆積する材料は、後の堆積を汚染する可能性がある。 この「見通し線」技術はまた、シャドーイングのためにフィルムに穴を開けることがあり、装置の直列抵抗および短絡が増加する。
有機気相堆積
有機気相堆積（OVPD）は、真空熱蒸発よりも膜の構造および形態のより良い制御を可能にする。このプロセスは、不活性キャリアガスの存在下で基板上の有機材料の蒸発を含む。 得られたフィルム形態は、ガス流速および供給源温度を変えることによって調整することができる。 均一な膜は、ガスの速度および平均自由行程を増加させるキャリアガス圧力を減少させることによって成長させることができ、結果として境界層の厚さは減少する。 OVPDによって生成された細胞は、壁が暖かく、分子が付着してそれらの上に膜を生成することができないので、チャンバーの壁から出てくるフレークからの汚染に関連する問題はない。
VTEに勝る別の利点は、蒸発速度の均一性である。 これは、キャリアガスが有機材料の蒸気がソースから出て飽和してから冷却された基板に向かって移動するために起こります（図6（b））。 成長パラメータ（供給源の温度、キャリア圧力、およびキャリアガスの流量）に依存して、堆積された膜は、本質的に結晶質または非晶質であり得る。 OVPDを用いて製造されたデバイスは、VTEを用いて作製されたデバイスよりも高い短絡電流密度を示す。 セルの上部にあるドナー – アクセプターヘテロ接合の余分な層は、電子の伝導を可能にする一方、励起子をブロックすることができる。 セル効率が改善される。
有機ソーラーインク
有機太陽光インクは、アモルファスシリコン太陽電池と比較して蛍光灯の条件においてより高い性能を発揮することができ、標準的な有機太陽電池技術と比較して屋内電力密度が30％から40％増加すると言われています。
光トラップ
様々なタイプのコンポーネントが、薄い有機太陽電池における光トラップ（光結合）効果を増加させるために適用される。 有機太陽電池の柔軟性に加えて、ITOとガラスの代わりに柔軟な電極と基板を使用することにより、完全にフレキシブルな有機太陽電池を製造することができます。 これらの可撓性基板および基板の使用により、埋め込まれた散乱粒子を有するポリマー電極、ナノインプリンティングポリマー電極、パターン化PET基板、および液晶ディスプレイ（LCD）用に市販されている光学ディスプレイフィルムさえも、OPVに光捕捉効果を提供するより簡単な方法が導入される。基質として。 容易な光トラッピング構造処理の利点を有するOPVの性能を向上させるために多くの研究が行われる。
タンデム太陽電池での使用
最近の研究と研究は、ハイブリッドタンデム太陽電池スタックのトップセルとして有機太陽電池を利用することで行われてきた。 有機太陽電池は、シリコンやCIGSのような従来の無機光起電性太陽電池よりも高いバンドギャップを有するため、熱エネルギーにより多くのエネルギーを失うことなくより高いエネルギーの光子を吸収することができ、より高い電圧で動作する。 未吸収の低エネルギー光子および高エネルギー光子は、上部有機太陽電池を通過し、次いで、底部無機電池によって吸収される。 有機太陽電池は、低コストで処理可能であり、1平方メートル当たり10ドルの低コストであり、既存の無機太陽電池技術の全体的な効率を改善する印刷可能なトップセルをもたらす。 このようなハイブリッドタンデム太陽電池スタックの形成を可能にするために、低い接触抵抗を維持しつつ高い透明性を有する半透明電極の堆積を含む多くの研究が行われてきた。