结合激子离域的体异质结有机太阳能电池漂移-扩散模型

对电荷产生过程进行建模对于理解体异质结（BHJ）有机太阳能电池的器件物理和优化功率转换效率至关重要。自由载流子由异质结界面处的超快激子离域与缓慢的激子扩散和解离共同产生。在本工作中，我们开发了一种系统的数值模拟，通过改进的漂移-扩散模型来描述电荷产生过程。自由载流子的传输、复合和收集被纳入其中，以充分捕捉器件响应。理论结果与 state-of-the-art 的高性能有机太阳能电池吻合良好。结果表明，激子离域比例的增加减少了激子扩散-解离过程中的能量损失，从而显著提高了器件效率，尤其是短路电流。通过改变激子离域比例，在短路和开路条件下对有机太阳能电池的性能进行了全面研究。特别地，揭示并理解了依赖于体复合的填充因子饱和现象。作为对离域机制的基础电学分析，我们的工作对于理解和优化高性能有机太阳能电池具有重要意义。