Одной из возможных реализаций фотоэлектрических приемников излучения являются фотоприемники на основе органических полупроводников. Под органическими полупроводниками понимают твёрдые органические вещества, которые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимости. Органические полупроводники характеризуются наличием в молекулах системы сопряжения. Носители тока в таких полупроводниках образуются в результате возбуждения p-электронов, делокализованных по системе сопряжённых связей. Энергия активации, необходимая для образования носителей тока снижается по мере увеличения числа сопряжений в молекуле и в полимерах может быть порядка тепловой энергии.

К органическим полупроводникам относятся органические красители (например, метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты (хлорофилл, b-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион-радикальные соли. Органические полупроводники существуют в виде монокристаллов, поликристаллических или аморфных порошков и плёнок. Величины удельного сопротивления ρ при комнатной температуре лежат в диапазоне от 10¹⁸ Ом×см (нафталин, антрацен) до 10^-2 Ом×см (ион-радикальные соли). Наиболее проводящими полупроводниками являются ион-радикальные соли на основе анион-радикала тетрацианхинодиметана. У полупроводников с низкой электропроводностью наблюдается явление фотопроводимости.

Органические полупроводники обладают особенностями, которые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием:

1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, которое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов;

2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул;

3) зоны проводимости узки (~0,1 эв), подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см2/в×сек);

4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм.

В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптических и электрических свойств и позволяет рассматривать этот класс как квазиодномерные системы.

В последнее время интенсивно изучается вопрос о развитии нового типа полупроводников - полупроводников из органических пленок. Особенностью разрабатываемого материала является использование «ионного соединения». Можно сформировать диод из органических полупроводников, которые, помимо электронов и дырок, содержат свободные ионы (электрически заряженные молекулы). Необходимо скрепить между собой два слоя органического полупроводника, один из которых содержал положительные ионы, а другой - отрицательные. Сверху и снизу добавляются проводящие слои, причем, верхний сделан прозрачным, чтобы обеспечить пропускание света. На границе слоев полученного материала отрицательно и положительно заряженные ионы мигрируют из одного слоя в другой, пока не устанавливается равновесие. Этот процесс аналогичен тому, который происходит на границе полупроводников с разным типом проводимости, где мигрируют электроны и дырки. 

На сегодняшний день органические ФЭП являются перспективным источником дешевых солнечных панелей для нужд солнечной энергетики. Несмотря на тот факт, что эффективность преобразования солнечной энергии у органических ФЭП в несколько раз меньше, чем у кремниевых, себестоимость производства органических ФЭП на порядок ниже, чем у кремниевых аналогов. Помимо этого, преимуществом органических ФЭП является их высокая гибкость, возможность использоваться в различных фазовых состояниях. Все вышеперечисленное значительно расширяет область применения ФЭП, равно как и методы получения. Существуют исследования посвященные использованию органических ФЭП смешанных с автокраской для обеспечения энергонезависимости автомобилей. Также возможно применение органических ФЭП в текстильной промышленности для создания новых типов тканей. Создание солнечных панелей на основе органических ФЭП может осуществляться как при помощи напыления органических пленок, так и хорошо изученным и распространенным методом печати.

 

Инженеры компании General Elecrtic изготовили органические светодиоды, расположенные на рулоне; для этого был использован технологический процесс, подобный тому, который применяется при печати газет. Данная технология станет первым шагом к эффективному освещению, являющемуся, кроме того, низким по себестоимости. Производство тонких органических материалов по данной технологии может оказать в будущем значительное влияние на изготовление самых разнообразных элементов – освещения, датчиков и даже дисплеев.

Особо важным при этом является тот факт, что новая технология весьма энергоэффективна и не наносит вреда окружающей природной среде. Компания предполагает, что новая разработка окажется полезной для архитектурных проектов, оригинальных дизайнерских решений, связанных с освещением и являющихся при этом недорогими. По сути, данное начинание станет первой ласточкой в процессе коммерциализации OLED-освещения.

 

Органические материалы занимают особое место среди солнечных элементов. Хотя лучшие солнечные батареи в мире уже достигли эффективности в 40,7%, полимерные/органические фотоэлектрические преобразователи представляют огромный интерес в силу своей дешевизны и простоты изготовления, полимерные солнечные батареи большой площади могут изготавливаться с применением недорогих технологий печати и нанесения покрытий.

Высокое значение КПД в 6,5% было достигнуто в тандемных полимерных солнечных батареях. Авторы батареи соединили в одно целое две фотоэлектрические ячейки с различными поглотительными характеристиками, чтобы использовать более широкий диапазон спектра (один слой воспринимает более короткие, другой — более длинные волны). Батарея была изготовлена путём последовательного осаждения слоёв из раствора, содержащего полупроводники-полимеры и производные фуллеренов, сформировавшие гетероструктуры. Слой из прозрачной окиси титана (TiOx) разделяет (и скрепляет) переднюю и заднюю фотоячейки. Этот слой служит для транспорта электронов с первого слоя и также является прочной основой для второго фотоэлектрического слоя.

"Результат такой солнечной батареи — КПД в 6,5% (при освещённости в 0,2 ватта на квадратный сантиметр), что выше, чем у имеющихся солнечных панелей, сделанных из органических материалов", — утверждает один из создателей батареи, нобелевский лауреат, Алан Хигер. При этом такие батареи стоят всего 10 центов за ватт выходной мощности, что в 20 раз дешевле, чем обычные батареи на базе кремния.