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國科大黃輝Nat. Commun.: 通過抑制三重態激子形成和非輻射復合實現效率達20.25%的有機太陽能電池

發表時間：2024-10-17 14:22

主要內容

非輻射能量損失高是阻礙有機太陽能電池發展的關鍵問題。三重態激子的形成被認為是非輻射能量損失的主要原因。降低反向電荷轉移速率被認為是緩解電荷轉移態弛豫和三重態激子產生的有效途徑。

在這篇文章中，中國科學院大學材料科學與光電技術學院黃輝、蔡蕓皓等人通過調節共混物電荷轉移態無序性和反向電荷轉移速率，開發了一種基于D18:N3-BO:F-BTA3的高效三元體系。通過添加F-BTA3，獲得了具有更緊密分子堆積的明確形態。此外，在三元共混體系中發現了電荷轉移態的減少，這降低了反向電荷轉移的速率以及三重態激子形成，從而阻礙了非輻射復合途徑。

因此，基于D18:N3-BO:F-BTA3的器件產生了0.183 eV的低非輻射能量損失和20.25%的創紀錄效率。這項工作不僅指出了電荷轉移態無序對抑制三重態激子形成和非輻射能量損失的重要作用，而且為提高有機太陽能電池性能提供了有價值的見解。

圖1. 光活性材料的化學結構及相關物理性質

圖2. 光伏性能

圖3. 形態學特征

圖4. 能量損失分析

圖5. 三重態激子形成動力學

圖6. 能量無序表征及計算結果分布

文獻信息

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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