有机光伏电池光电转换效率世界记录达到17%,根据理论预测,它的极限效率可达至少25%以上[1]。近年,其效率提升缓慢的主要原因归结于,有机材料中开路电压损耗过高,电荷迁移率低,导致活化层薄膜厚度和光吸收率都受到限制。理论上,电荷转移(Charge Trasnfer, CT)态协调着有机光伏电池中所有的关键物理过程,包括:光生激子拆分、自由载流子生成、以及辐射和非辐射复合过程。有机光伏电池中,CT的复合湮灭速率,用其能量分布来描述更加全面,它由动态无序(dynamic disorder)和静态无序(static disorder)两部分贡献组成。动态无序和电子-声子相互作用有关,导致CT态能量分布随时间变化,增大动态无序会导致开路电压损耗升高,降低光电转换效率;而静态无序反应了混合异质结的不定型本质,源于给体分子、受体分子原子坐标甚至震动模式的非对称结构,且不依赖时间而变化。在有机光伏电池混合异质中,动态、静态无序对激子拆分速率、电荷转移态非辐射复合湮灭、电荷输运等过程十分重要。我们利用新开发的密度泛函函数(依赖介电常数的-长程相关密度泛函)结合分子反应动力学[2-5],实现了快速、准确计算真实具体材料(P3HT/PCBM)中CT态的动态无序和静态无序,阐述了传统富勒烯型有机光伏电池混合异质结中,微观分子堆积形貌、分子结构对CT态能量无序分布的影响,以及它们与CT态复合湮灭过程相互联系的物理本质[6]。