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随着能源问题的日益严重，如何有效利用太阳能已经受到人们的广泛重视。太阳能电池是直接将太阳能转换成电能的装置，目前，无机太阳能电池已经应用到航天领域。有机太阳能电池由于具有低成本、大面积等优点，越来越受到人们的关注。随着有机光伏器件的发展，目前还存在效率低和稳定性差等困难。大家认为是电荷传输限制了其效率的进一步提高。因此，本论文的主要工作集中在典型光伏体系传输机制的研究以及制作稳定性有机光伏器件上。
1.本文首先研究了P3HT/C60体系的电荷传输特征。我们在典型光伏系统P3HT/C60体系观察到了异质结效应，在异质结界面处，自由的空穴载流子累积在P3HT层。电子在C60层中的电荷累积厚度大约为50nm左右，与其激子扩散长度相当。由此，揭示出光伏器件效率提高的主要瓶颈是只有空穴的导电通道，而没有电子的连续导电通道。基于这种认识，笔者制作的新型有机光伏器件与传统器件相比，效率提高了50％。这主要是由于新型高导电P3HT薄膜可以提高空穴载流子的传输和收集效率，从而降低整个光伏器件串联电阻，减少器件内部的能量损失，从而有效的提高了器件的能量转换效率。
2.本文利用有机场效应晶体管，研究了另一典型电池系统MEH-PPV/C60体系。笔者发现在此系统中也存在异质结效应，表现为场效应晶体管阈值电压的移动。通过改变C60层的厚度，使得晶体管由单极传输转变成双极型传输。
本文同时给出了MEH-PPV/C60体系的异质结界面能带结构。通过分析，本文认为是异质结效应使得在MEH-PPV/C60的界面存在界面偶极，界面电场的方向是由C60(δ-)指向MEH-PPV(δ+)，这个电场方向有助于电荷的传输。由此推断，在MDMO-PPV/PCBM共混体系中，是由于异质结效应的存在使得在整个体相异质结界面存在界面电场，从而加强了电荷载流子的传输。
3.基于以上认识，笔者利用6P/F16CuPc制作出一种空气稳定的光伏器件。其寿命可以达到200小时。这主要是因为F16CuPc是一种空气稳定的n型有机半导体，带隙为1.46eV，可以吸收550nm到850nm的太阳光谱。当与p型半导体6P相匹配时，在太阳光谱下，表现出良好的光电转换性能。这种光电转换现象来源于被F16CuPc吸收的光子所产生的激子在异质结界面处的分离。因此，F16CuPc可以作为一种新型n型半导体材料应用在有机光伏器件中。