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化学所朱晓张Nat. Commun.: 抑制有机光伏中的电子-声子耦合实现高效率转换

 发布时间:2023-09-01 点击量:127

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主要内容

非辐射能量损失(∆Enr)是限制有机太阳能电池效率的关键因素。通常,分子运动产生的强电子-声子耦合会产生快速的非辐射衰变并引起高∆Enr。如何限制分子运动并实现低∆Enr是一个问题。

在这篇文章中,化学所朱晓张、易院平、许胜杰、侯剑辉等人将自由体积比(FVR)作为评估分子运动的指标,为抑制非辐射衰变提供了新的分子设计原理。理论和实验结果表明,烷基侧链适当延长可以降低FVR并限制分子运动,从而使电子-声子耦合减少,同时保持理想纳米形态。在具有精确烷基链延长的AQx-6中同时获得了降低的FVR和良好形貌,在优化Voc、Jsc和FF的情况下实现了18.6%的高PCE。

研究发现,聚集态调节对减少电子-声子耦合具有重要意义,这为实现高效OSCs提供了途径。


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图1:受体分子化学结构和理论计算


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图2:AQx型NFAs的单晶结构和光电性能


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图3:基于AQx型NFAs的OSCs的光伏性能


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图4:形态学调查


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图5:瞬态吸收


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其中未封装的电流-电压(J–V)特性使用Keithley 2400源表在N2下测量。并通过巨力光电代理的XES-70S1太阳光模拟器SAN-EI Electric Co., Ltd, AAA grade, 70mm×70mm)实现AM1.5G(100 mW cm-2)光照。


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文献信息

Suppressing electron-phonon coupling in organic photovoltaics for high-efficiency power conversion

Yuanyuan Jiang, Yixin Li, Feng Liu, Wenxuan Wang, Wenli Su, Wuyue Liu, Songjun Liu, Wenkai Zhang, Jianhui Hou, Shengjie Xu, Yuanping Yi & Xiaozhang Zhu

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