高峰等人Nat.,Energy,有机太阳能电池非辐射电压损失

基于非富勒烯受体（NFAs）的有机太阳能电池的最新进展伴随着非辐射电压损失（ΔVnr）的降低。亚利桑那大学Veaceslav Coropceanu、Jean-Luc Bredas和林雪平大学Feng Gao、Deping Qian等人表明，与传统的供体：富勒烯共混物中观察到的能隙定律相关性相比，最先进的供体：NFA有机太阳能电池中的ΔV_nr值与供体：受体界面上的电荷转移电子态的能量没有相关性。

通过结合温度依赖的电致发光实验和动态电子振动模拟，为基于富勒烯和NFA的器件提供了ΔV_nr的统一描述。改进了三态动态电子模型，以提供OSCs中非辐射电压损失的统一描述。

改进的三态模型的主要进展是：首先，该模型现在可以用来模拟D：A共混物的吸收光谱和发射光谱；其次，除LE-CT杂化外，在辐射和非辐射复合率的计算中也直接解释了LE和CT态的热群。

三态模拟与对许多基于NFA混合物进行的温度相关电致发光测量相结合，使之能够推导出混合物的基本电子结构参数（能量偏移ΔE_LE-CT和LE-CT电子耦合t_LE-CT）并建立这些参数与ΔV_nr之间的关系。

此外，还强调局域激子态的热群在低ΔV_nr系统中所起的关键作用。一个重要的发现是，原始材料的光致发光产率定义了ΔV_nr的下限。还证明可以在不牺牲电荷产生效率的情况下获得ΔV_nr的降低（例如，<0.2 V）。

这项工作建议设计具有高发光效率和延伸到近红外区域的互补光吸收带的供体和受体材料。

Xian-Kai Chen et al. A unified description of non-radiative voltage losses in organic solar cells. Nat. Energy 2021.

DOI: 10.1038/s41560-021-00843-4.

https://www.nature.com/articles/s41560-021-00843-4

原文刊载于【知光谷】公众号

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