AEM:迈向更高效的有机太阳能电池：损耗路径及其对低偏移有机太阳能电池整体器件性能的影响的详细研究

虽然许多研究都集中在这些低偏移系统中的电荷生成过程上，但只有少数研究关注了电荷生成过程中每个损耗通道的细节以及对整个器件性能的影响。

波茨坦大学Bowen Sun，Safa Shoaee等人通过对几种非富勒烯受体与相同的聚合物供体混合，形成一系列低偏移有机太阳能电池系统，观察到器件性能的显著变化。

通过对损失途径的详细分析，发现：一、PM6:Y6和PM6:TPT10的供体：受体界面接近最佳能量条件；二、供体：受体界面的能量是整体器件性能的最重要因素；三、激子解离产率可能与场相关，因为供体处的能量偏移足够小：受体界面；四、本研究中Y系列受体末端基团取代基的变化主要影响供体：受体界面的能量，而不是活性层的界面密度。

总的来说，这项工作为更高效的有机太阳能电池提供了一条道路。通过对一系列基于NFA的低偏移系统的综合效率损失进行详细分析，得出结论：随着ΔES1−CT足够小，JSC和FF都会严重降低，尽管ΔVnr显著降低，但VOC损失的减少有限。

在所有研究的系统中，JSC条件下的损失被归因于供体受体之间的激子解离。在ΔES1−CT值最小的系统中，供体受体之间的激子损失更为显著。重要的是，在ΔES1−CT值最低的两个系统中（PM6：o-IDTBR和PM6：Y5），发现供体受体之间界面的激子解离产率与场相关，这也导致FF进一步降低。

在正向偏置区间，当施加电压接近VOC时，CT态上的复合越来越显著。因此，尽管存在S1重组和随之而来的S1衰减，但是在非常小的ΔES1−CT系统中，CT态仍然是遇到的自由电子和空穴的主要衰减通道，并严重影响FF。

此外，与先前的理论工作一致，发现减小ΔES1−CT并不利于实现低双分子复合系数。我们预计这是由于CT态的结合能更强（当它变得更接近S1态时），降低了再解离的概率。总的来说，我们的研究结果支持通过简单减小ΔES1−CT从PM6:TPT10和PM6:Y6中获得劣质PCE。

此外，我们的工作提供了结构-功能信息，表明当Y5，TPT10和Y6末端基团中的卤素取代基发生变化时，其二元异质结中与PM6的激子扩散保持高效，而这三个系统之间非常不同的JV性能主要依赖于界面处的能量。

本文关键词：激子重组、场依赖性激子解离、损失途径、低偏移非富勒烯有机太阳能电池、结构-功能关系

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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