采用两种富勒烯衍生物的三元太阳能电池中的电荷转移：电子去向何方？
应用物理
2021-10-25 v1 材料科学
摘要
早前的报道表明，由给体聚合物(D)与不同比例的富勒烯受体(A:A)共混制成的三元有机太阳能电池(OSC)性能非常相似。这一发现令人惊讶，因为相应的富勒烯LUMO能级略有差异，这可能导致电荷转移步骤出现决定性差异。我们研究了由给体聚合物P3HT与不同富勒烯衍生物的化学计量混合物（分别为PC60BM:PC70BM和PC70BM:IC60BA）构成的三元OSC(D:A:A)。利用定量电子顺磁共振(EPR)，我们可以区分定域于特定分子上的正极化子和负极化子。我们发现，在初始电荷转移步骤之后，电子根据两种受体的化学计量比及其相对LUMO能级差重新分布到两个邻近的受体上。值得注意的是，富勒烯混合物中测得的ΔLUMO差值相比原始材料降低了一个数量级，即PC60BM:PC70BM低于1 meV，PC70BM:IC60BA为(20 ± 5) meV。此外，我们发现这种减小的ΔLUMO解释了D:A:A有机太阳能电池中开路电压的移动。我们将这些发现归因于杂化导致了一个有效的富勒烯LUMO。因此，多受体共混物确实是光电探测器和太阳能电池的可行选择，因为它们结合了最佳电子受体和光吸收特性。
引用
@article{arxiv.2110.11715,
title = {Charge Transfer in Ternary Solar Cells Employing Two Fullerene Derivatives: Where do Electrons Go?},
author = {Andreas Sperlich and Michael Auth and Vladimir Dyakonov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11715},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 6 figures