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揭示HOMO能级排列对有机太阳能电池中最大化电流提取与抑制能量损耗的关键作用

DOI：10.1016/j.isci.2019.08.038 期刊：iScience 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 对于由宽带隙聚合物给体与近红外（NIR）分子受体组成的最先进有机太阳能电池（OSCs），控制HOMO能级偏移是同时实现低能量损失（Eloss）与高光电流的关键。然而迄今为止，HOMO能级偏移与空穴分离效率之间的关系仍不明确，这需要全面理解：在获得高开路电压以确保优异OSCs性能的同时，多小的驱动力能有效实现电荷分离。我们设计了一组具有高度结构相似性的新型ZITI-X NIR受体（X = S, C, N），将其与聚合物给体J71匹配形成较小HOMO能级偏移，系统研究了光伏性能、能量损失与空穴转移动力学之间的关联。通过三元体系（J71:ZITI-C:ZITI-N）最优平衡驱动力与能量损失，我们实现了14.05±0.21%的最高平均光电转换效率（PCEavgs）。
作者： Jianyun Zhang，Wenrui Liu，Ming Zhang，Yanfeng Liu，Guanqing Zhou，Shengjie Xu，Fengling Zhang，Haiming Zhu，Feng Liu，Xiaozhang Zhu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究有机太阳能电池中最高占据分子轨道（HOMO）能级偏移与空穴分离效率之间的关系，以实现低能量损失和高光电流。

研究成果

精确控制最高占据分子轨道（HOMO）能级偏移对于近红外吸收有机太阳能电池（NFA OSCs）实现效率极限至关重要。通过缩小给体与受体材料间的HOMO能级差，非富勒烯受体的优势才能得到充分发挥。

研究不足

在研究最高占据分子轨道（HOMO）能级差与电荷分离效率之间的关系时，其他体系中应仔细考虑形态学影响。

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