理解有机光伏电池的填充因子限制
材料科学
2025-07-31 v1 应用物理
摘要
尽管有机光伏电池(OSC)的功率转换效率已超过20%，但仍落后于商业化无机光伏电池和新兴的钙钛矿光伏电池。为了弥合这一效率差距，提高填充因子(FF)至关重要，前提是其他光伏参数不受影响。在本工作中，我们系统性地研究了FF值跨越0.27至0.80的广泛范围的OSC，并分析了自由电荷发生和复合对FF的影响。为了解释我们的观察，我们发展了一个解析模型，定量地将施加电场与 donor-acceptor混合物中激发态能态相关联。通过结合器件表征、光谱学和理论建模，我们揭示了Stark效应和场依赖的电荷转移对具有低电压损失的先进OSC中的FF具有重要影响。我们的发现表明，通过增加激子寿命抑制gimate decay是提高FF并实现OSC未来效率提升的有前景的策略。
引用
@article{arxiv.2507.22217,
title = {Understanding the fill-factor limit of organic solar cells},
author = {Huotian Zhang and Jun Yuan and Tong Wang and Nurlan Tokmoldin and Rokas Jasiunas and Yiting Liu and Manasi Pranav and Yuxuan Li and Xiaolei Zhang and Vidmantas Gulbinas and Safa Shoaee and Yingping Zou and Veaceslav Coropceanu and Artem A. Bakulin and Dieter Neher and Thomas Kirchartz and Feng Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22217},
year = {2025}
}