有机半导体器件中准费米能级分裂的直接量化
应用物理
2021-06-23 v1 材料科学
摘要
非辐射损耗对开路电压的限制是制约有机光伏器件功率转换效率的主要因素。主导性的非辐射损耗源于活性层本身，可由准费米能级分裂（QFLS）与光电压的辐射热力学极限确定。由于光激发的激子特性以及器件结构带来的附加非辐射损耗源，在低迁移率薄膜器件中量化QFLS颇具挑战。本工作概述了一种基于电调制光致发光的实验方法，可用于直接测量开路电压的本征非辐射损耗，从而量化QFLS。我们进行了漂移-扩散仿真，表明该方法能准确预测器件体内的QFLS，而不受器件相关非辐射损耗的影响。采用最先进的基于PM6:Y6的有机太阳能电池作为模型测试该实验方法，量化得到的QFLS并证明其独立于器件架构。本工作提供了一种在运行条件下量化有机太阳能电池QFLS的方法，全面表征了开路电压非辐射损耗的各贡献项。所报道的方法不仅有助于表征和理解有机太阳能电池中的损耗，也可用于发光二极管和光电探测器等其他器件平台。
引用
@article{arxiv.2103.01267,
title = {Direct quantification of quasi-Fermi level splitting in organic semiconductor devices},
author = {Drew B. Riley and Oskar J. Sandberg and Nora M. Wilson and Wei Li and Stefan Zeiske and Nasim Zarrabi and Paul Meredith and Ronald Osterbacka and Ardalan Armin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01267},
year = {2021}
}