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研究内容
在保持高光电流的同时降低电压损失是当前基于非富勒烯受体(NFA)的有机太阳能电池研究的圣杯。最近的焦点在于理解具有最小能量补偿的有机共混物的多种基本机制-特别是电离能补偿(ΔIE)与自由电荷产生之间的关系。在这里，我们通过将y系列NFA与不同分子量的PM6混合，在多种NFA基共混物中定量探讨了这种关系，覆盖了从15%到1%的宽功率转换效率(PCE)范围。光谱电化学表明，要产生有效的光电流，必须有大于0.3 eV的ΔIE。偏置依赖的延时收集实验表明，对于小的ΔIE共混物，自由电荷产生的场依赖性非常明显，这反映在NFA局部单重态激子(LE)的定量光致发光的强且同时的场依赖性上。我们发现单线态激子的衰变是低偏移NFA基有机太阳能电池中自由电荷产生的主要竞争，没有明显的电荷转移(CT)衰变损失，也没有LE-CT杂化的证据。与这一结论一致，瞬态吸收光谱一致显示，较小的ΔIE减慢了NFA的LE解离成自由电荷，尽管可以通过电场恢复。我们的实验数据与马库斯理论计算一致，并得到密度泛函理论模拟的支持，用于零场自由电荷产生和激子衰变效率。我们得出结论，有效的光电流产生通常要求CT态位于LE以下，但在电荷转移重组能较小的系统中，这一限制被解除。
文献来源:
https://doi.org/10.1039/D4EE01409J
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