国科大黄辉Nat. Commun.: 通过抑制三重态激子形成和非辐射复合实现效率达20.25%的有机太阳能电池

2024-10-17
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主要内容

非辐射能量损失高是阻碍有机太阳能电池发展的关键问题。三重态激子的形成被认为是非辐射能量损失的主要原因。降低反向电荷转移速率被认为是缓解电荷转移态弛豫和三重态激子产生的有效途径。
在这篇文章中，中国科学院大学材料科学与光电技术学院黄辉、蔡芸皓等人通过调节共混物电荷转移态无序性和反向电荷转移速率，开发了一种基于D18:N3-BO:F-BTA3的高效三元体系。通过添加F-BTA3，获得了具有更紧密分子堆积的明确形态。此外，在三元共混体系中发现了电荷转移态的减少，这降低了反向电荷转移的速率以及三重态激子形成，从而阻碍了非辐射复合途径。
因此，基于D18:N3-BO:F-BTA3的器件产生了0.183 eV的低非辐射能量损失和20.25%的创纪录效率。这项工作不仅指出了电荷转移态无序对抑制三重态激子形成和非辐射能量损失的重要作用，而且为提高有机太阳能电池性能提供了有价值的见解。

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图1. 光活性材料的化学结构及相关物理性质

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图2. 光伏性能

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图3. 形态学特征

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图4. 能量损失分析
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图5. 三重态激子形成动力学

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图6. 能量无序表征及计算结果分布

文献信息

Highly efficient organic solar cells enabled by suppressing triplet exciton formation and non-radiative recombination

Congqi Li, Guo Yao, Xiaobin Gu, Jikai Lv, Yuqi Hou, Qijie Lin, Na Yu, Misbah Sehar Abbasi, Xin Zhang, Jianqi Zhang, Zheng Tang, Qian Peng, Chunfeng Zhang, Yunhao Cai* & Hui Huang*


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