在CuSCN和聚合物PM6之间的界面注入超快的连贯孔,使用Femtosecond中红外光谱
George Healing1,2, Issatay Nadinov1, Wisnu Tantyo Hadmojo3
1Advanced Membranes and Porous Materials Center, Division of Physical Science and Engineering, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal 23955-6900, Kingdom of Saudi Arabia.
ACS applied materials & interfaces
|April 4, 2024
概括
超快速的孔注入铜酸 (CuSCN) 被跟踪使用 femtosecond 中红外光谱. 这种方法证实了从PM6到CuSCN的快速孔转移,推进了太阳能电池研究.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理化学 物理化学
- 频谱学是一种光谱学.
背景情况:
- 追踪界面上的超快孔注射动态,特别是对铜酸 (CuSCN) 的追踪,由于光谱范围的限制,在实验上具有挑战性.
- 传统的瞬态电子光谱在访问CuSCN吸收的紫外线光谱范围时面临限制.
- 时间分辨率振动光谱通过监测特定的分子振动来实时界面动态提供了一个解决方案.
研究的目的:
- 为了研究和阐明从光吸收器 (PM6) 到铜酸 (CuSCN) 在接口上的超快速孔转移动态.
- 为了证明femtosecond中红外 (fs-mid-IR) 光谱学的实用性,用于探测分子水平的界面电荷传递过程.
- 为有机太阳能电池捐赠-接受系统中孔注射机制提供直接实验证据.
主要方法:
- 使用femtosecond (fs) 中红外 (IR) 光谱来监测漏洞转移期间的振动模式.
- 用光吸收器PM6作为一个模型系统,用CuSCN研究洞动力学.
- 进行了时间依赖密度函数理论 (DFT) 计算,以预测和确认振动频率.
主要成果:
- 在激发的PM6中观察到一个明显的振动模式,在1599厘米-1处,归因于碳基组,与DFT计算一致.
- 在与PM6.6相互作用时检测到快速形成 (<168 fs) 和CuSCN中CN拉伸振动的蓝色光谱转移 (从2118 cm-1到2180 cm-1).
- DFT模型表明了短的界面距离和高边界轨道移位,支持一个连贯和超快的孔转移模式.
结论:
- 五秒中红外光谱学提供了直接的实时证据,证明PM6的超快速孔注入CuSCN.
- 观察到的光谱变化和快速动态证实了在捐赠者-接受者界面上的高效孔转移.
- 这项研究确立了fs-mid-IR光谱作为一种强大的技术,用于研究像太阳能电池这样的能量转换设备中的界面化学.
