有机体异质结太阳能电池中依赖于电荷密度的非孪生复合

多种文献报道了有机太阳能电池中表观复合阶数超过双分子复合预期的二阶值。两个主要的解释是：由于陷阱限制的迁移率导致的双分子损失，其前置因子依赖于载流子浓度；以及由于给体-受体相分离，被陷阱俘获的载流子受到保护免于复合，直至从这些深态中重新发射。为阐明哪种机制占主导，我们在开路和短路条件下，对 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl):[6,6]-phenyl-C$_{61}$butyric acid methyl ester (P3HT:PC$_{61}$BM) 和 PTB7:PC$_{71}$BM (Poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]) 太阳能电池进行了温度和光照依赖的电荷抽取测量，并结合了电流-电压特性。我们表明，在低于 300K 的温度下对于 PC$_{61}$BM，以及在室温下对于 PTB7:PC$_{71}$BM，迁移率 $\mu$ 和复合前置因子对载流子密度 $n$ 的依赖性是不同的。因此，除了 $\mu(n)$ 之外，在至少存在部分给体-受体相分离的体系中，还需要去陷阱限制的复合来解释高的复合阶数。