有機太陽能電池是否和無機太陽能電池一樣在界面處存在PN結和內建電場？

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無機太陽能電池靠的是PN結的內建電場作用分離電子和空穴。但是有機太陽能電池好像不一樣，是因為給受體的HUMO能級的差分離的載流子。
但有機太陽能電池界面處是否存在PN結呢？既然也是p型和n型半導體對接在一起，就應該也會產生空間耗盡區呀？
還有有機電池裡p端是陽極也是正極，這和原電池不一樣，對嗎？

有機太陽能電池裡我們說acceptor 和donor，分別對應無機太陽能電池的n型和p型semiconductor。首先說一下無機太陽能電池的pn結，這個pn結是由於n型半導體里的電子填充到p型半導體里，這樣就造成了內部電場，但太陽光里的photon被吸收而產生exciton的時候，這裡exciton指的是associated electron and hole，他們靠哥倫布力結合在一起，內部電場很快可以將exciton分離開，這樣的結果就是電子流向n型半導體，空穴流向p型半導體。另外，無機太陽能電池都用到silicon，這個材料的介電常數也是非常大，是11左右，對於exciton的分離很有幫助，這就是為什麼無機太陽能電池效率比較高的原因。

對於有機太陽能電池，沒有所謂的pn junction存在，也沒有所謂的內部電場，那當他們吸收陽光產生exciton的時候，靠什麼來分離exciton得到電子和空穴呢？這個是因為所用的acceptor和donor具有不同的homo和lumo energy level. acceptor和donor的homo energy level之差（最好在0.3ev以上）是驅動exciton分離的主要因素。如果homo level之差越大，那麼exciton越容易被分離，當然，我們不希望homoenergy之差太大或者太小，太大我們得不到大的voc，太小exciton recommbination太大，總之我們希望通過合成手段把他們tune到合適的區間！其實有機太陽能電池的機理更加複雜，有很多因素都在制約它的效率，比如對光的吸收，有些acceptor吸光特別差，比如介電常數，因為很多有機物介電常數太小（一般4左右）導致exciton的結合力很大，exciton難以得到有效分離，比如電池器件的鍍膜和製造，膜太厚和太薄都不好，膜的厚度都是nm級，製造也很費心。

如果你說的界面是donor 和 acceptor 之間的話，這個應該是不存在的，因為要產生耗盡區你首先的有「非耗盡區」也就是在donor 和acceptor各自區域內，你要有足夠高的free carrier density，這個我們知道所謂的n 型和p 型都是通過摻雜達到高於本徵半導體幾個數量級的自由載流子的濃度，所以在無機的PN節里，都是有足夠的自由載流子，通過自由載流子相反方向的擴散，形成耗盡區，但是在有機材料中，不管給體還是受體，都是存在很低很低的自由載流子，所以也就不存在耗盡區，但是這不是說在器件內部不存在電場，由於電極材料之間存在功函差，所以還是存在內建電場的，這個電場會驅使電子和空穴向相反的方向移動，在正負極聚集，從而形成外在電勢。