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化學所朱曉張Nat. Commun.: 抑制有機光伏中的電子-聲子耦合實現(xiàn)高效率轉換
主要內容
非輻射能量損失（?Enr）是限制有機太陽能電池效率的關鍵因素。通常，分子運動產(chǎn)生的強電子-聲子耦合會產(chǎn)生快速的非輻射衰變并引起高?Enr。如何限制分子運動并實現(xiàn)低?Enr仍是一個問題。
在這篇文章中，化學所朱曉張、易院平、許勝杰、侯劍輝等人將自由體積比（FVR）作為評估分子運動的指標，為抑制非輻射衰變提供了新的分子設計原理。理論和實驗結果表明，烷基側鏈適當延長可以降低FVR并限制分子運動，從而使電子-聲子耦合減少，同時保持理想納米形態(tài)。在具有精確烷基鏈延長的AQx-6中同時獲得了降低的FVR和良好形貌，在優(yōu)化Voc、Jsc和FF的情況下實現(xiàn)了18.6%的高PCE。
研究發(fā)現(xiàn)，聚集態(tài)調節(jié)對減少電子-聲子耦合具有重要意義，這為實現(xiàn)高效OSCs提供了途徑。
圖1：受體分子化學結構和理論計算
圖2：AQx型NFAs的單晶結構和光電性能
圖3：基于AQx型NFAs的OSCs的光伏性能
圖4：形態(tài)學調查
圖5：瞬態(tài)吸收
其中未封裝的電流-電壓（J–V）特性使用Keithley 2400源表在N2下測量。并通過巨力光電代理的XES-70S1太陽光模擬器（SAN-EI Electric Co., Ltd, AAA grade, 70mm×70mm）實現(xiàn)AM1.5G（100 mW cm-2）光照。
文獻信息
Suppressing electron-phonon coupling in organic photovoltaics for high-efficiency power conversion
Yuanyuan Jiang, Yixin Li, Feng Liu, Wenxuan Wang, Wenli Su, Wuyue Liu, Songjun Liu, Wenkai Zhang, Jianhui Hou, Shengjie Xu, Yuanping Yi & Xiaozhang Zhu