在基于内分体富勒烯的散装异质连接太阳能电池中产生三重激子
Moritz Liedtke1, Andreas Sperlich, Hannes Kraus
1Experimental Physics VI, Julius-Maximilian University of Würzburg, 97074 Würzburg, Germany. moritz.liedtke@physik.uni-wuerzburg.de
有机太阳能电池与Lu(3) N@C(80) -PCBEH显示较高的电压,但较低的电流. 这是由于较弱的光发光衰减和三重刺激子,减少了批量异质连接 (BHJ) 设备中的光电流.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 有机批量异质连接 (BHJ) 太阳能电池为低成本的可再生能源提供了潜力.
- 与标准PC(61) BM接受器相比,三金属化物内分体富勒伦Lu(3) N@C(80) -PCBEH显示出更高的开通电路电压 (V(OC)).
- 改善短路电流 (J(SC)) 对于这些BHJ设备的竞争性功率转换效率 (PCE) 至关重要.
研究的目的:
- 调查使用Lu(3) N@C(80) -PCBEH接受器的BHJ太阳能电池中限制J(SC) 的因素.
- 在这些先进的BHJ系统中分析光生成,电荷载体运输和提取动态.
- 鉴别出导致光电流减少的潜在机制,尽管光电流量很高.
主要方法:
- 光学光谱测试以评估光发光的灭.
- 电荷载体提取技术用于评估电荷运输.
- 对BHJ混合物的形态分析.
- 旋转敏感测量以检测刺激子动态.
主要成果:
- 在Lu(3) N@C(80) -PCBEH混合物中观察到2倍弱的光发光衰减.
- 在聚合物链上检测到残留链间激子和三重激子.
- 这些三重刺激子在参考P3HT:PC(61) BM混合物中不存在.
- 确定了电子反向转移到三重态和较低的激子解离产量作为关键问题.
结论:
- 电子反向转移到三重状态显著减少光电流.
- 在Lu(3) N@C(80) -PCBEH中的分子内电荷转移降低了激素解离的效率.
- 这些因素共同解释了BHJ太阳能电池中减少的J(SC) 与这种高压接受器.
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