建立非富勒烯有机太阳能电池的微观模型：电荷的自积累效应

建立了一维多体模型来模拟非富勒烯有机太阳能电池中的电荷分布与动力学。模型中考虑了两个关键问题：给体与受体交替结构，以及本征电子与空穴的局部不平衡。交替结构有利于电荷转移态的直接生成，从而增强了本征电荷的局部不平衡。该模型最显著的结果是，由于强库仑吸引势能，电池中的本征电荷在小空间区域内自积累。在自积累区域之外，电荷密度消失，因此复合被认为被大幅抑制。随后观察到光生电子在自积累区域外自由扩散，这意味着库仑吸引在超快电荷分离动力学中不起作用。这些发现为新兴非富勒烯电池的高性能提供了引人注目的理解，并进而全面讨论了分子与器件的设计规则。