有机太阳能电池材料中电荷转移态

发布时间：2025-01-09 05:01

　　 有机光电材料太阳能电池发展迅速,其中由电子给体(D)和电子受体(A)材料界面上形成的电荷转移(charge-transfer,CT)态在激子解离、电荷分离和复合等光电物理过程中起着至关重要的作用.自从引入了D-A混合异质结活性层以来,CT态一直是实验和理论研究的焦点.因此,总结了近期有关CT态的研究,并描述了D-A界面的形貌、极化作用和电子态离域等因素是如何对CT态的性质以及其辐射和非辐射复合过程产生影响的.同时,概述了太阳能电池材料中光电转换的微观机理和开发新型材料所面临的挑战.

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【部分图文】：

图1 有机光伏电池中激子态、CT态和

有机太阳能电池中光诱导的载流子形成过程如图1所示,激子单重态和三重态主要局域分布在电子给体(或电子受体)组分,激子扩散到D-A界面处解离形成CT态;电子与空穴(分别位于电子给体、电子受体)分布较远时,彼此的相互作用趋于零,并进一步分离形成自由载流子,即电荷分离(chargese....

图2 一种计算CT态能量的新泛函(SRSH)

式(16)右侧的两项对应电子间库仑势的长程、短程部分.长程范围的电子波函数采用Hartree-Fock来处理积分;短程范围的用纯DFT泛函处理电子波函数积分.第一项为此泛函重点修正部分,长程范围处演化为(α+β)/r,可通过调控环境极性,实现真空到极性介质中长程库仑作用的....

图3 P3HT:PC61BM混合异质结的CT态能量总无序和动态无序分布

将分子动力学(moleculardynamics,MD)模拟和DFT计算相结合,研究静态和动态无序对分子有机半导体输运过程的影响[73].计算结果表明,实验数据[75]与富勒烯衍生物[73]的理论预测非常接近,这种方法最近被用于理论表征混合异质结(bulkheteroju....

图4 CT态能量及其动态和静态无序分布对有机太阳能电池电学性能的影响

4CT态与开路电压(VOC)的关系在有机太阳能电池中,测得的VOC值通常低于无机或钙钛矿光伏器件中的VOC值.前者偏低主要归因于CT态能量通常低于光学能隙,该光学能隙对应于D或A材料中的激子能量.对大多数混合(D-A)异质结的研究表明,其VOC与CT态能量相关[11,4....

本文编号：4025190