分會(huì)

第二十六分會(huì)：有機(jī)光伏材料與器件

摘要

電子給體/受體（D / A）異質(zhì)結(jié)是有機(jī)光伏（OPV）中光電荷產(chǎn)生和復(fù)合的核心。開(kāi)發(fā)D / A異質(zhì)結(jié)修改的實(shí)用方法仍然具有挑戰(zhàn)性，在OPV研究中很少討論。我們提出了一種新的異質(zhì)結(jié)摻雜策略，以修改界面能級(jí)，可以改善有機(jī)太陽(yáng)能電池中的短路電流（Jsc）和開(kāi)路電壓（Voc）。我們研究了分子摻雜在D / A異質(zhì)結(jié)上對(duì)電荷轉(zhuǎn)移（CT）激子解離[1]和詳細(xì)的能量損失[2, 3]的作用，并獲得了摻雜對(duì)OPV性能的作用的新見(jiàn)解。我們提出，與主要有助于陷阱填充的體相摻雜[4]不同，平面異質(zhì)結(jié)器件中的這種異質(zhì)結(jié)摻雜策略反而會(huì)增加內(nèi)置電勢(shì)[5]，從而提高Voc和Jsc。此外，更重要的是，我們發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)摻雜可通過(guò)調(diào)節(jié)激子分離界面處的更高載流子密度來(lái)有效降低激子分離活化能[6]，從而提高Jsc。我們將活化能的變化歸因于熵相關(guān)[7-9]的機(jī)制，這為激子分離的機(jī)制提供了重要的見(jiàn)解。這是在有機(jī)太陽(yáng)能電池中應(yīng)用熵相關(guān)機(jī)制以促進(jìn)有效激子分離的首次演示。由于增加的內(nèi)部電場(chǎng)和降低的活化能的共同作用，證實(shí)了CT激子的促進(jìn)離解是Jsc增量的起源。對(duì)詳細(xì)電壓損失的估計(jì)表明，CT態(tài)能量的增大和非輻射復(fù)合的減少是Voc增加[3]的原因。同質(zhì)結(jié)器件中仍具有的性能提升進(jìn)一步證明了界面摻雜的巨大潛力，可以克服OPV中高Jsc和開(kāi)路電壓（Voc）之間的固有限制。在本文中，我們強(qiáng)調(diào)電子摻雜是OPV電荷產(chǎn)生機(jī)制的第三種途徑，區(qū)別于調(diào)整分子結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)工程的常用策略。同時(shí)，期望對(duì)與熵有關(guān)的機(jī)制的基本理解和應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

關(guān)鍵詞

有機(jī)太陽(yáng)能電池

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