有机光伏器件的统一二极管方程

有机光伏(OPVs)是未来可持续技术中有前景的候选者,包括可再生能源领域中的应用,如太阳能电池、室内光回收以及光探测。然而,OPVs 的性能仍劣于成熟技术,部分归因于低介电常数分子有机半导体中本征的低电荷载流子迁移率与大的复合损耗。为更好地理解这些损耗,能够捕捉底层器件物理的精确解析二极管模型至关重要。然而,先前提出的解析模型忽略了注入电荷载流子的影响,而后者在具有欧姆接触的薄膜体系中是双分子复合的主要来源。本工作中,我们推导了 OPVs 中电流的统一二极管方程,其考虑了电荷载流子抽取、注入与双分子复合之间的相互作用。为此,我们采用区域近似方法求解三明治型薄膜器件中的耦合电荷输运方程。该二极管模型进一步通过数值模拟与实验数据得到验证。所推导的理论框架不仅为 OPVs 的底层器件物理提供了重要见解,而且普遍适用于基于低电荷载流子迁移率半导体的三明治型薄膜光伏器件。