热载流子有机太阳能电池
材料科学
2025-02-21 v2
摘要
热载流子太阳能电池利用光子过剩能量（即超过吸收体带隙的能量）来做额外功。这些器件有潜力超越近平衡热力学设定的光伏功率转换效率上限。然而，自1982年概念提出以来，尚未有在正常操作条件下工作的实验实现，这主要是由于典型半导体材料中光生电荷的快速热化。在这里，我们使用噪声谱结合数值建模来表明，常见的体异质结有机太阳能电池实际上作为热载流子器件工作。由于静态能量无序，光生电子和空穴在全局态密度中的热化相对于电荷载流子寿命较慢，导致局域电荷载流子的热群体具有超过晶格温度的电子温度。由于电荷提取发生在传输能量周围的高位窄能量窗口内，后者起到了能量过滤器的作用。对于常见的无序值，这导致开路电压增强高达约0.2 V。我们表明，这种增强可以理解为与晶格和电荷群体之间的温差成比例的热电压，并且它叠加在近平衡准费米能级分裂之上。
引用
@article{arxiv.2404.12338,
title = {Hot Carrier Organic Solar Cells},
author = {Priya Viji and Constantin Tormann and Clemens Göhler and Martijn Kemerink},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.12338},
year = {2025}
}