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化學(xué)所朱曉張Nat. Commun.: 抑制有機(jī)光伏中的電子-聲子耦合實(shí)現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換
主要內(nèi)容
非輻射能量損失（?Enr）是限制有機(jī)太陽能電池效率的關(guān)鍵因素。通常，分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)電子-聲子耦合會(huì)產(chǎn)生快速的非輻射衰變并引起高?Enr。如何限制分子運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)低?Enr仍是一個(gè)問題。
在這篇文章中，化學(xué)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(píng)估分子運(yùn)動(dòng)的指標(biāo)，為抑制非輻射衰變提供了新的分子設(shè)計(jì)原理。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，烷基側(cè)鏈適當(dāng)延長可以降低FVR并限制分子運(yùn)動(dòng)，從而使電子-聲子耦合減少，同時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了18.6%的高PCE。
研究發(fā)現(xiàn)，聚集態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)減少電子-聲子耦合具有重要意義，這為實(shí)現(xiàn)高效OSCs提供了途徑。
圖1：受體分子化學(xué)結(jié)構(gòu)和理論計(jì)算
圖2：AQx型NFAs的單晶結(jié)構(gòu)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(xué)調(diào)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(shí)現(xiàn)AM1.5G（100 mW cm-2）光照。
文獻(xiàn)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