结构有序促进分子异质结处离域电荷的高效分离
应用物理
2022-11-11 v1 材料科学
摘要
在高性能有机太阳能电池中，电子给体与受体分子材料界面处的能量 landscape 有利于将分子间电荷转移态（CTS）高效转化为自由载流子。本文阐明了结构有序如何影响界面能量、电荷生成与辐射复合。我们实验测定了一系列模型小分子给体-受体共混物的CTS结合能，所用受体（B2PYMPM、B3PYMPM和B4PYMPM）仅侧吡啶环上氮原子位置不同。我们发现B4PYMPM中形成有序的面上分子堆积，有利于高效、与场无关的电荷分离，使光伏器件填充因子超过70%。通过综合计算方案可解释如下：与更为无定形且各向同性的B2PYMPM相比，B4PYMPM分子更高的有序性提供了更离域的CTS。此外，我们发现辐射自由载流子复合的量子效率与CTS的束缚或非束缚性质之间无相关性。该工作凸显了给体-受体界面结构有序对高效自由载流子生成的重要性，并表明更高的有序性与更少的束缚CT态并不妨碍高效的辐射复合。
引用
@article{arxiv.2211.05679,
title = {Structural order promotes efficient separation of delocalized charges at molecular heterojunctions},
author = {Xiangkun Jia and Lorenzo Soprani and Giacomo Londi and Seyed Mehrdad Hosseini and Felix Talnack and Stefan Mannsfeld and Safa Shoaee and Dieter Neher and Sebastian Reineke and Luca Muccioli and Gabriele D'Avino and Koen Vandewal and David Beljonne and Donato Spoltore X. Jia and S. Reineke and L. Soprani and L. Muccioli and G. Londi and D. Beljonne and S. M. Hosseini and S. Shoaee and D. Neher and F. Talnack and S. Mannsfeld and G. D'Avino and K. Vandewal and D. Spoltore},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05679},
year = {2022}
}