有機(jī)光電材料太陽能電池發(fā)展迅速,其中由電子給體(D)和電子受體(A)材料界面上形成的電荷轉(zhuǎn)移(charge-transfer,CT)態(tài)在激子解離、電荷分離和復(fù)合等光電物理過程中起著至關(guān)重要的作用.自從引入了D-A混合異質(zhì)結(jié)活性層以來,CT態(tài)一直是實驗和理論研究的焦點.因此,總結(jié)了近期有關(guān)CT態(tài)的研究,并描述了D-A界面的形貌、極化作用和電子態(tài)離域等因素是如何對CT態(tài)的性質(zhì)以及其輻射和非輻射復(fù)合過程產(chǎn)生影響的.同時,概述了太陽能電池材料中光電轉(zhuǎn)換的微觀機(jī)理和開發(fā)新型材料所面臨的挑戰(zhàn).

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

圖1 有機(jī)光伏電池中激子態(tài)、CT態(tài)和

有機(jī)太陽能電池中光誘導(dǎo)的載流子形成過程如圖1所示,激子單重態(tài)和三重態(tài)主要局域分布在電子給體(或電子受體)組分,激子擴(kuò)散到D-A界面處解離形成CT態(tài);電子與空穴(分別位于電子給體、電子受體)分布較遠(yuǎn)時,彼此的相互作用趨于零,并進(jìn)一步分離形成自由載流子,即電荷分離(chargese....

圖2 一種計算CT態(tài)能量的新泛函(SRSH)

式(16)右側(cè)的兩項對應(yīng)電子間庫侖勢的長程、短程部分.長程范圍的電子波函數(shù)采用Hartree-Fock來處理積分;短程范圍的用純DFT泛函處理電子波函數(shù)積分.第一項為此泛函重點修正部分,長程范圍處演化為(α+β)/r,可通過調(diào)控環(huán)境極性,實現(xiàn)真空到極性介質(zhì)中長程庫侖作用的....

圖3 P3HT:PC61BM混合異質(zhì)結(jié)的CT態(tài)能量總無序和動態(tài)無序分布

將分子動力學(xué)(moleculardynamics,MD)模擬和DFT計算相結(jié)合,研究靜態(tài)和動態(tài)無序?qū)Ψ肿佑袡C(jī)半導(dǎo)體輸運過程的影響[73].計算結(jié)果表明,實驗數(shù)據(jù)[75]與富勒烯衍生物[73]的理論預(yù)測非常接近,這種方法最近被用于理論表征混合異質(zhì)結(jié)(bulkheteroju....

圖4 CT態(tài)能量及其動態(tài)和靜態(tài)無序分布對有機(jī)太陽能電池電學(xué)性能的影響

4CT態(tài)與開路電壓(VOC)的關(guān)系在有機(jī)太陽能電池中,測得的VOC值通常低于無機(jī)或鈣鈦礦光伏器件中的VOC值.前者偏低主要歸因于CT態(tài)能量通常低于光學(xué)能隙,該光學(xué)能隙對應(yīng)于D或A材料中的激子能量.對大多數(shù)混合(D-A)異質(zhì)結(jié)的研究表明,其VOC與CT態(tài)能量相關(guān)[11,4....

本文編號：4025190