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高效有机光伏电池中局域激子与电荷转移态杂化的调控

DOI：10.1002/anie.201915030 期刊：Angewandte Chemie International Edition 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 降低能量损失是提高有机光伏（OPV）电池效率最可行的方法之一。最新研究表明，非辐射能量损失（）是阻碍当前先进OPV电池性能进一步提升的主导因素。然而，目前尚缺乏抑制的OPV材料理性分子设计策略。本研究以分子表面静电势（ESP）作为定量参数，建立了化学结构与分子间相互作用之间的普适关系。结果表明，增大给体与受体间的ESP差异能增强分子间相互作用。在OPV电池中，这种增强的分子间相互作用会提高电荷转移（CT）态在与局域激子复合中的比例以促进电荷产生，但同时会导致更大的。这些发现表明，精细调控OPV材料的ESP是进一步提升电池效率的可行途径。
作者： Ye Xu，Huifeng Yao，Lijiao Ma，Ling Hong，Jiayao Li，Qing Liao，Yunfei Zu，Jingwen Wang，Mengyuan Gao，Long Ye，Jianhui Hou
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研究概述 实验方案

研究目的

研究有机光伏电池中分子静电势（ESP）与分子间相互作用的关系，并探索其通过调控局域激子（LE）与电荷转移（CT）态杂化来降低能量损失、提升电池效率的应用。

研究成果

研究表明，通过考虑静电势（ESP）进行合理分子设计来调控低能激发态（LE）与电荷转移态（CT）的杂化，对实现有机光伏电池的高效光电转换至关重要。最佳器件实现了超过16%的光电转换效率（PCE），证明ESP调控是达成这一目标的简便可行方法。

研究不足

该研究未解决PBDB-TF与BTP-XF共混体系中的相分离及较小界面接触面积问题，这可能影响实验结果。此外，该研究仅针对特定材料组合，未必适用于所有有机光伏材料。

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