EAA Electromagnetic Analysis and Applications 2325-6710 Scientific Research Publishing 10.12677/EAA.2013.21003 EAA-9392 EAA20130100000_26376869.pdf 信息通讯 有机太阳能电池磁场效应研究进展 Progress in Magnetic Field Effects in Organic Photovoltaic Cell 张 宜波 2 1 申 燕 2 1 王 鸣魁 3 * 华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)，武汉 华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)，格兰泽尔介观太阳能电池研究中心，武汉 null * E-mail: mingkui.wang@mail.hust.edu.cn(王鸣) ; 30 01 2013 02 01 15 23 Oct. 18th, 2012 Oct. 25th, 2012 Oct. 30th, 2012 © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 2014 This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

有机太阳能电池是一种廉价、清洁的发电技术，备受研究人员的广泛关注。目前有机太阳能电池能量转换效率(PCE)已经超过10%。有机半导体磁场效应的发现为研究有机太阳能电池工作机理、提高器件光电转化效率提供了一种新方法。这篇评述简述了有机太阳能电池单重态、三重态激发态的形成和分离过程，对有机半导体、体异质结太阳能电池、杂化太阳能电池的磁场效应研究进行了详细介绍，并对有机太阳能电池磁场效应研究发展方向进行了展望。
Recently, organic photovoltaic cell (OPV), as new type of low cost, clean electricity generation technology, has attracted extensive attention. Recently the development of optoelectronics function materials used in OPV devices has led to remarkable solar photovoltaic power conversion efficiencies over 10%. The discovery of magnetic field effects on organic semiconductor materials has developed a new methodology to further improve the OPV’s photovoltaic efficiency. In this article, the formation and dissociation processes of singlet excited states and triplet excited states are reviewed. In particular the discussion will focus on the progress in the magnetic field effects in organic semiconductor materials bulk and hybrid solar cell. In the end, an outlook of magnetic field effects in OPV device is made.

 有机太阳能电池；磁场效应；单重态；三重态, Organic Photovoltaic Cell; Magnetic Field Effects; Singlet; Triplet 1. 引言

太阳能的利用是我国发展可再生能源的重要方向。太阳能电池将太阳能直接转化为可以利用的电能，是利用太阳能资源的有效手段之一。太阳能电池吸收太阳光子之后，将之直接转化为电能，是利用太阳资源的有效手段。目前，基于P-N异质结原理工作的硅基半导体太阳能电池垄断了光伏行业。器件中半导体材料受到太阳光照射时，产生大量自由电荷。在空间电荷层中电荷的定向移动产生光电流，从而在P-N异质结界面处产生光电压。硅基半导体太阳能电池是目前最有效的太阳能电池之一(报道最高效率达到25%)，其生产过程需要高纯度硅以及多种复杂工艺，因此生产成本昂贵。这些基于单一P-N异质结的器件受热动力学的限制，在一个标准太阳光照射条件下电池的理论最高光电转换效率约为31%。在过去十几年，晶硅太阳能电池的性能得到了快速增加。目前光伏发电技术进一步发展和成本有关。制备高效、稳定、低成本、环境友好、材料来源广泛的太阳能电池成为我国当前在新能源领域发展的重要目标。具有更高光伏性能以及更低廉生产成本的薄膜太阳能电池越来越受到人们的重视。其中有机太阳能电池(OPV)可以提供廉价的发电技术，非常有希望替代目前使用的硅基太阳电池[ 1 ]。有机太阳能电池可以定义为采用半导体共轭聚合物等有机材料作为活性元件产生光电流的薄膜光伏器件，是利用太阳光转换为电能的装置。OPV的光电转换效率理论值和常规半导体器件一样，但由于其在生产成本方面具有塑料加工的优势，所以从长远经济角度考虑更具有规模化发电的优势。近十年来，OPV中聚合物太阳能电池吸引了科研界和工业界的广泛注意。在该领域中报道的科学论文数量自1990年以来呈指数增加充分证明了这一现象。人们对有机太阳能电池的巨大兴趣极大了促进器件光伏性能提高，目前能量转换效率(PCE)已经超过10%[ 2 ]。图1展示的是作者所在研究中心制备的彩色有机太阳能电池器件及其结构示意图和特性曲线。

图1. 彩色有机太阳能电池器件及其结构示意图和I-V特性曲线

近年来研究人员发现外加磁场可在有机半导体材料中引起电致发光、光致发光、光电流和电荷注入电流的变[3-5]。这些发现为研究和探索有机太阳能电池内部工作机理提供了崭新的思路和手段。如研究人员发现低磁场对蒽晶体光电流影响明显[ 6 ]，称为光电流的磁场效应(MFEPC)[ 7 ]。光电流的磁场效应和有机半导体内光激发、电荷分离传输等过程密切相关，因而研究该现象有助于揭示OPV中单重态、三重态的光伏作用过程[8-10]。显然，这些磁场作用下有机太阳能电池中激发态的单重态和三重态分离过程研究有助于新理论和新研究方法的形成。在这些新理论/方法的指导下，科研人员通过材料化学结构设计，界面功能化学修饰，制备工艺改良，可以进一步优化和提高OPV中激子的分离过程，从而提高有机太阳能电池效率。

在这篇评述中，我们简要介绍有机太阳能电池基本工作原理，表征有机太阳能电池特性的实验方法，以及内部激发态的形成及分离，最后详述有机半导体、体异质结太阳能电池磁场效应的研究进展，并对这个热门领域中存在的关键性问题和挑战进行讨论。

 2. 有机太阳能电池工作原理

OPV的光电流产生经历以下过程：有机半导体材料吸收光子形成激发态，由激发态产生自由移动的载流子，载流子在有机半导体材料中传输并被相应的电极收集[ 11 ]。电池活性层结构设计对器件的性能影响明显。OPV经历了最初的单层结构到异质结双层结构，发展到目前体异质结结构[11-14]。在单层结构中，有机半导体受到光激发产生激发态，激发态在有机半导体中不能直接分离，只有激发态扩散到电极界面处发生有效分离产生自由电荷。研究结果发现通常激发态的扩散距离只有1~10 nm，远远低于有机半导体活性层厚度，所以这种结构中激发态成功分离限制了器件的光电流。1986年Tang[ 13 ]提出了类似于无机太阳能电池中的异质结结构，采用电子亲和力和离子特性不同的两种材料作为电子给体材料和电子受体材料。在异质结有机太阳能电池中，光激发产生的激发态扩散到给体受体材料界面处分离产生成自由电子和空穴，然后电子通过受体材料空穴通过给体材料传输到相应的电极。进一步，体异质结有机太阳能电池则是将给体材料和受体材料共混在一起，并各自形成连续的网

图2. (a) 有机太阳能电池的典型结构示意图；(b) 有机太阳能电池内部元件能量分布示意图；(c) 有机太阳能电池在光照条件下的电流–电压曲线

络结构。相对于双层结构，体异质结结构中给体受体材料界面有了很大的提高，更有利于激子的成功分离。

典型的OPV电池的结构如图2(a)所示。图2(b)是电池内不同元件的能级分布示意图。当太阳光照射到有机功能材料层后被其吸收，受到光的激发，有机材料分子中电子的能量由HOMO能级跃迁至LUMO能级，产生相应激子(中性)，随后激子快速向低能量区域扩散。当激子扩散到由电子给体(一般为导电聚合物如P3HT(poly(3-hexyl-thiophene-2,5-diyl)))和电子受体材料(一般为富勒烯衍生物如PCBM([6,6]v-phenyl C61-butyric acid methyl ester))的界面时，由于这两类材料功函不同，因而在形成的势能差作用下激子解离成电子和空穴。电子和空穴在电场作用下进行迁移形成光电流。图2(c)是一个OPV电池简化电流–电压曲线。从电流–电压曲线可以获得表征电池光伏特征的短路电流(Isc)，开路电压(Voc)，最大输出功率(Pmax)，填充因子(FF，)，电池的光电转换效率(PCE或者，其中Pin是入射光强度)。

 3. 有机太阳能电池中的激发态及其分离过程

有机半导体直接能带结构和低介电常数特征决定了该类材料在受到光激发之后形成的分子内电子空穴对(弗仑克尔激子)，电子和空穴间距小于1 nm[15,16]。根据自旋选择原则，有机半导体吸收光产生的激发态多数是分子内单重态激子。部分单重态激子借助由超精细耦合(HFC)或自旋轨道耦合(SOC)产生的内磁场相互作用形成的系间穿越(ISC)转化为三重态激子。因此光激发后单重态激子和三重态激子同时存在于有机半导体材料中。光激发产生的单重态激子可进一步通过分子内和分子间的弛豫过程形成分子内或分子间单重态极化子对[17,18]，这些极化子对具有电子和空穴间距较大的特征(>1 nm)。部分单重态极化子对也可通过系间穿越转变为三重态极化子对。所以有机半导体受到光激发之后会产生单重态激子、三重态激子、单重态极化子对、三重态极化子对四种激发态。而在异质结太阳能电池中，给体/受体材料界面处成功分离的自由电荷会由于库仑相互作用而重新结合在一起，形成电荷转移复合物(charge-transfer complexes)。根据自旋的多重性原理，电荷转移复合物以单重态和三重态两种形态存在[ 8 ]。同样电荷转移复合物单重态和三重态之间也存在系间穿越现象。

OPV中激发态的分离包括发生在有机半导体材料内部的分离(激子和极化子对的分离)以及在给体/受体材料界面处的分离(电荷转移复合物的分离)。对于有机半导体材料内部激发态的分离，激发态转变为光电流有两个通道，即解离和电荷反应[ 8 ]。激子解离过程是指在分子间偶极矩相互作用下，激子通过热激活过程(普尔–夫伦克耳过程[ 19 ])、库伦相互作用(昂萨格过程[ 20 ])解离成自由载流子。电荷反应过程是指通过激子和载流子之间的库伦相互作用产生光电流。电荷反应发生的可能性在很大程度上取决于激子和电荷之间的接触时间，所以寿命较长的三重态激子主导了激子–电荷反应过程。Helfrich等人[ 21 ]指出三重态可以与自由电荷发生反应，从而加速电子–空穴对的分离。Tolstova等人[22,23]通过研究磷光和荧光弛豫淬灭现象，发现激子可以与束缚态的电荷发生反应，释放出自由载流子。理论分析结果表明，尽管激子和极化子对都通过解离过程和电荷反应产生光电流，但是由于激子和极化子对在结合能、寿命、离子特性等方面显著不同，所以激子和极化子对在解离和电荷反应两个过程对光电流过程产生贡献程度不一样。对于激子激发态的解离过程而言，由于单重态激子结合能比三重态激子低，所以单重态激子主导了激子激发态的解离过程。而对于激子激发态的电荷反应通道，由于三重态激子激发态的寿命更长，使得激发态与电荷接触的时间更长，激发态和电荷反应的可能性增加，所以三重态激子主导了激子激发态电荷反应过程。对于极化子对而言，单重态和三重态的结合能都比较低，所以单重态和三重态对都有可能通过解离通道转变为光电流。Kalinowski[ 24 ]等人认为相对于三重态激子而言，单重态波函数更具有离子特性，所以单重态激子具有更大的解离系数，可通过分子间相互作用进行更有效解离。研究结果表明，单重态和三重态极化子对的寿命相差不大，它们通过电荷反应通道产生光电流。综上所述，有机半导体内受激发后，产生光电流的主要途径如图3所示[ 7 ]，即单重态通过解离产生光电流，三重态通过电荷反应产生光电流。

 4. 有机太阳能电池磁场效应 4.1. 有机半导体磁场效应

磁场影响可以有机半导体光电流的产生过程，这种磁场改变有机半导体的磁电阻或者磁电导现象被称为光电流磁场效应。有机半导体中的磁场效应是研究有机太阳能电池磁场效应的基础。研究工作者对有机半导体中磁场效应产生机理提出了不同的解释。Bobbert[ 25 ]等人在理解双极化子形成过程的基础上，提出了双极化子对模型，即同一个格点上占据着自旋相反的两个极化子。磁场通过改变双极化子的形成概率，影响载流子的迁移率，最终产生磁场效应。Frankevich[ 17 ]等人研究发现磁场可以增强有PPV (poly (p-phenylene vinylene))的光电导，并认为磁场影响光致载流子的密度而非迁移率。Guo等人[ 26 ]在研究磁场对P3HT基单层结构有机太阳能电池影响过程中，发现在光照条件下磁场光电流效应为–4%，当无光照条

图3. 有机太阳能电池中的激发态及其主要分离过程

件下，磁场效应的影响降低至<0.1%。因此，作者认为磁场效应作用是通过影响光生激子过程实现。Hu[ 8 ]等人对同样结构器件进行研究，发现在低磁场中，光电流首先随着磁场增大而迅速增加，达到最大值，然后逐渐减小。光电流增大的原因部分来源于磁场对三重态极化子对的解离过程影响，而光电流减小是由于磁场对三重态激子的电荷反应过程的影响所造成。当磁场强度增加时，外磁场通过影响单重态和三重态间的系间穿越，增加极化子对中的单重态比例。如前所述，由于单重态具有更大的解离系数，所以最终增加光电流。磁场光电流的负效应则与激子三重态的电荷反应过程有关。外界磁场通过外Zeeman分裂移除三重态简并、减小三重态迁移率来减小电荷反应速率常数，使得激发态通过电荷反应产生的光电流减小[5,27]。另外，Hu[ 7 ]等人研究了含有激子三重态不同比例材料在磁场中光电流响应行为，发现有机半导体中三重态电荷反应速率常数和磁场下光电流负效应有关，结果如图4所示。研究的材料包括MeHPPV、P3HT、Ir(ppy)3，其三重态比例分别为1.0%、70%、100%。

如图4所示，在磁场作用下MeHPPV表现出光电流正效应，P3HT呈现光电流正效应和负效应。通过对比分析磁场作用下MeHPPV和P3HT的光电流效应，可以认为有机半导体中磁场负磁场效应主要是和磁场影响三重态激子电荷反应过程有关。如图4所示，磁场对具有三重态特征的Ir(ppy)3没有明显作用，表明自旋轨道耦合作用决定三重态激子电荷反应速率常数。这是因为当自旋轨道耦合作用力弱时，低磁场弱化了三重态激子的粒子特性，进而减小了由于电偶极矩相互作用而引起的三重态激子电荷反应速率。

图4. MEHPPV，P3HT和Ir(ppy)3的光电流磁场效应[ 7 ]

 4.2. 掺杂、共混有机半导体中的磁场效应

由于有机太阳能电池中活性层通常采用两种有机半导体材料共混，所以研究掺杂或共混的有机半导体的磁场效应对研究太阳能电池内部机理、优化结构效率具有重要意义。Guo等人研究了磁场作用下PCBM对P3HT单层结构有机太阳能电池的光电效应影响，发现PCBM抑制了器件光电作用过程[ 26 ]。最近Lei等人研究P3HT:PCBM发现磁场效应在光照和黑暗条件下表现出不同的响应行为[ 28 ]。在光照条件下磁场作用下的光电流效应在器件开路电压以下为正效应，在开路电压以上呈现负效应；而在无光照条件下，磁场作用下的光电流效应均为负，磁场效应的大小对偏压的依赖很小。作者通过研究磁场效应与器件中电流特征的关系发现，磁场作用下的光电流正效应主要是由于磁场调节超精细转化形成，而负效应与器件中空间电荷限制电流传导的特性有关。Majumdar等人[ 29 ]采用不同材料和共混体系调节有机半导体的电子空穴复合系数，发现的比例越小，磁场作用下的光电流效应越弱。因此作者认为磁场下光电流效应的产生与电子空穴对的形成有关。Wang等人通过聚合物与PCBM混合，发现PCBM的混合浓度能够改变磁场效应强弱、甚至正负信号[ 30 ]。这可能与PCBM的加入改变了器件内双分子复合效率有关，因此可以认为超精细相互作用机制、机制和双极化子机制对磁场效应的贡献有关[ 31 ]。Hu等人[ 7 ]也发现了相似的现象，他们认为在P3HT中加入PCBM之后会由于给体受体材料相互作用降低极化子对浓度，并且认为正磁场效应是由极化子对解离所造成的。如图5所示，随着PCBM浓度提高正磁场光电流效应减弱直到消失，而负磁场效应则一直存在。这很好的证明了低磁场下有机半导体中正磁场光电流效应是由极化子对所引起。

研究人员还发现[ 8 ]，三重态激子浓度的增加引起了低磁场强度下的光电流负效应。当在本体材料PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))中分别掺入具有相似吸光度和LUMO、HOMO能级的小分子材料Ir(ppy)3和Alq3时，Ir(ppy)3的加入增加本体材料PFO三重态的浓度，而Alq3的掺杂对本体材料PFO中三重态浓度几乎无影响。磁场作用下两种材料的光电流效应如图6所示。结果表明随着Ir(ppy)3掺杂浓度提

图5. 磁场光电流效应与PCBM掺杂浓度关系(x%表示PCBM质量比)[ 7 ]

图6. ITO/PFO + Ir(ppy)3/Al结构(a)；和ITO/PFO + Alq3/Al(b)的太阳能电池中磁场光电流效应随Ir(ppy)3、Alq3浓度变化关系[ 7 ]

高，PFO中表现出的磁场负效应越来越明显。但是在PFO中掺杂Alq3时，几乎观察不到磁场效应。这个研究结果说明三重态浓度的增加会增强磁场作用下的光电流负效应，从而也证明了三重态电荷反应过程对磁场光电流负效应的贡献。

 4.3. 体异质结基有机太阳能电池磁场效应

人们在对体异质结太阳能电池的磁场效应研究中发现，较为明显的磁场效应常在大磁场条件下(>500 mT)发现，并且认为这种磁场效应是由体异质结中的电荷转移复合物所引起的。研究人员进一步发现，体异质结中磁场效应的强弱和器件整体光电转化效率存在着一定的关系。载流子的迁移率和介电常数决定自由电子和空穴形成电荷转移复合物的几率，因此，理论上外加磁场可以通过自旋守恒来扰动系间穿越比例，进而调整电荷转移复合物单重态、三重态之间比例。电荷转移复合物也可通过解离途径或者电荷反应途径再次分离成自由载流子，因此在体异质结太阳能电池中也可能存在磁场光电流效应。人们可以从这些关系中总结发现相应的规律，从而进一步优化和提高有机太阳能电池中激子的分离过程，提高有机太阳能电池效率。

在研究体异质结结构太阳能电池的光诱导吸收现象过程中，人们发现聚合物/富勒烯界面处激发态分离过程多发生在飞秒量级范围内。激发态分离产生两部分，即有用成分和无用成分。成功分离的载流子沿着各自通道传输并被相应的电极收集，进而产生光电流，这是有用的成分。由于给体受体材料界面处的库仑相互作用使得分离的载流子形成成键的电子空穴对，即电荷转移复合物，这是激发态分离产生的无用成分[ 32 ]。这些有用成分和无用成分之间的比例在很大程度上影响到体异质结太阳能电池的效率[8,33-35]。

Hu等人[ 33 ]研究发现，在150 mT到900 mT的磁场作用下，质量比分别为1:0.2、1:0.8、1:2的三种共混P3HT/PCBM体异质结太阳能电池中都呈现出磁场光电流正效应(图7)。这可能与单重态和三重态波函数的离子特性有关：单重态电荷转移复合物具有较大的分离速率，而三重态电荷转移复合物具有较小的分离速率。因此，高磁场通过自旋守恒，扰动系间穿越，进而增加单重态、三重态电荷转移复合物的比例，

图7. ITO/PEDOT/P3HT: PCBM/Al结构器件在不同P3HT:PCBM质量比下的高场下的磁场效应(a)；电流电压特性曲线(b)

因而由电荷转移复合物分离而产生的光电流变大。这种变化使器件光电流在高磁场下呈现正磁场效应。

从图7中可以发现，在磁场作用下，体异质结构太阳能电池的光电流效应强弱与P3HT/PCBM之间的比例有关。当P3HT/PCBM比例为1:0.8时，磁场作用下的光电流效应最弱，同时器件的电流–电压曲线的填充因子最大，光电流最大。研究人员认为当P3HT/ PCBM比例为1:0.8时，给体/受体材料界面处的电荷转移复合物浓度最低，因而激子解离后形成的自由载流子被相应电极收集的比例也最大。退火热处理是提高有机太阳能电池性能的有效手段之一。如Sariciftci等人[ 36 ]发现退火热处理可以有效地提高P3HT:PCBM太阳能电池效率。他们认为退火使PCBM聚集、P3HT链紧密排列，优化了内部形貌，从而提高了器件的光学吸收和载流子传输[36,37]。Durrant等人[ 38 ]利用暂态吸收光谱研究退火热处理过程，发现电荷分离自由能的增加可有效加速载流子的分离。Hu等人[ 33 ]通过研究高磁场作用下的器件磁场光电流效应，发现退火热改善了材料形貌，减少了电荷转移复合物的浓度。如图8(a)所示，在900 mT时，相对于未退火情况，155度退火时间为5分钟条件下，研究样品内部电荷转移复合物浓度减少61%。相应图8(b)中可以看出退火处理增加了器件效率，从1.4%提高到了3.5%。

研究人员还发现外加电场和电荷转移复合物内的库仑作用相互竞争有可能减少给体/受体材料界面处的电荷转移复合物浓度。从图9中可以看出在相同的偏压条件下，未退火处理P3HT:PCBM太阳能电池的磁场正效应减小了65%，退火处理之后的P3HT: PCBM太阳能电池磁场正效应只减小了18%。该结果

图8. ITO/PEDOT/P3HT:PCBM(1:0.8)/Al结构器件在不同温度退火后的(a) 高场下的磁场效应；(b) 电流电压特性曲线

图9. ITO/PEDOT/P3HT: PCBM(1:0.8)/Al结构器件在不同偏压下的磁场光电流效应：(a) 退火之后；(b) 未退火[ 33 ]

表明退火热处理减少了一些低结合能的电荷转移复合物，而仍保持具有较高结合能的电荷转移复合物。值得指出的是经过退火热处理，器件的开启磁场在300 mT左右，高于未退火热处理器件的开启磁场(180 mT)。该现象表明退火处理后剩余的电荷转移复合物有更高的交换能。

目前高效率体异质结有机太阳能电池中，常用电子给体材料中含有拉电子基团，可在分子内部形成给体–受体结构。Zang等人[ 39 ]利用磁场研究基于这种PTB衍生物(PTB2、PTB4)电子给体材料的有机太阳能电池，发现相对于常规电子给体材料(P3HT)，拉电子基团通过电子给体材料中分子内部给体-受体相互作用，有效减小电荷转移复合物电荷分离的结合能，有利于电荷的传输和收集，所以采用了含有拉电子基团的电子给体材料的体异质结电池具有更高光电转化效率。

 4.4. 有机/无机杂化太阳能电池中的磁场效应

有机太阳能电池整体效率受电子受体材料(富勒烯衍生物)弱电子传导能力限制。所以采用有机半导体电子给体材料和电子传导能力较强的无机半导体电子受体材料的杂化太阳能电池研究受到了广泛关注。Hu等人[ 40 ]研究P3HT和TiOx双层结构器件，发现高磁场下的光电流磁场效应和激发光能量相关。高激发光能量能明显减少了分子间电荷转移复合物的形成。这是由于当激发光能量较高时，光激发产生的超热电子传输到受体材料后直接解离成自由电子，没有形成分子间电荷转移复合物。这个实验结果表明：通过调整带宽可以减少分子内电荷转移复合物的形成，从而增加光电流的产生。为了进一步研究给体材料和受体材料中电荷转移复合物的形成和分离过程，作者研究小组通过在P3HT和TiO2中加入小分子修饰材料，观察到了杂化太阳能电池的磁场效应。部分实验结果如图10所示。从图中可以看到，通过不同类型小分子修饰有机/无机材料界面，杂化太阳能电池明显呈现出相似负效应结果，其原因正在进一步探索中。

 5. 有机太阳能电池磁场效应的研究展望

太阳能作为取之不尽、用之不竭、无污染的可再生与清洁能源，是解决目前人类所面临的能源短缺和环境污染等问题的重要途径。实现廉价的太阳能发电，是人类梦寐以求的追求。有机太阳能电池由于质轻、价廉、环保，受到人们的广泛关注。世界各个国家和地区的科研人员为提高有机太阳能电池性能和

图10. 小分子修饰后杂化太阳能电池磁场效应(其中CDCA为共吸附剂，Z907为钌配合物染料，LD14为卟啉染料)

效率做了大量的研究工作。磁场作为一种新的研究有机半导体内电光磁机理的实验手段引起了很多研究者的兴趣，尽管人们已经取得很多成果，但目前仍处于研究的初级阶段，还有许多问题需要解决。总而言之磁场效应可以作为探测有机半导体中电荷传导、激子行为和自旋输运等微观过程的一种强有力的实验工具。它通过研究有机半导体器件内有用或者无用的电荷反应和激发过程等，进而揭示有机半导体中丰富的电学、光学和磁学性质。这不仅有助于完善有机半导体器件物理的理论体系，也有助于合成新功能的有机半导体材料，指导开发和生产性能效率更好的有机太阳能电池，最终推动有机太阳能电池产业化。

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