Coraz większe zanieczyszczenie powietrza wynikające ze spalania paliw kopalnych (tlenki azotu, siarki, pył zawieszony), a także decyzje podejmowane przez polityków dotyczące normemisji CO2 zmuszają szeroko rozumiany przemysł energetyczny, jak również indywidualnych odbiorców, do poszukiwania coraz to czystszych i mniej emisyjnych metody produkcji energii. Spośród wielu przyjaznych środowisku technologii wyróżnić można konwersję energii mechanicznej (np. farmy wiatrowe), cieplnej (np. geotermia), chemicznej (np. konwersja biogazu), jak i słonecznej, gdzie obiecującą jest fotowoltaika.

W roku 1839 Becquerel zaobserwował pierwszy proces fotoelektrochemiczny. Cezura ta jest przyjmowana jako narodziny fotowoltaiki, jednakże dopiero w roku 1958 Kearns i Calvin zmierzyli fotonapięcie rzędu 0,2 V, badając ftalocyjaniny magnezowe, co można uznać za początki organicznej fotowoltaiki. Zatem można przyjąć, że zarówno fizyka zjawisk, jak i procesy wytwarzania są na dojrzałym etapie.

Zjawisko fotowoltaiczne

Zanim jednak omówione zostaną zjawiska towarzyszące konwersji energii słonecznej na elektryczną w układach polimerowych, należy pokrótce omówić podstawy zjawiska w oparciu o klasyczne półprzewodniki. Najczęściej stosowanym półprzewodnikiem w fotowoltaice jest krzem. Zgodnie z teorią pasmową ciała stałego, orbitale powłok walencyjnych sąsiadujących atomów krzemu nakładając się, tworzą pasmo walencyjne. Natomiast położone energetycznie „wyżej” nieobsadzone orbitale tworzą pasmo przewodnictwa.

Rys. 1. Uproszczony schemat wzbudzenia elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa