可视化 3D 有机太阳能电池中纳米结构与能量无序之间的关系
应用物理
2025-07-29 v1 计算物理
摘要
有机 bulk heterojunction (BHJ) 太阳能电池的性能对纳米结构和能量无序高度敏感，后者源于微观分子构象和结构缺陷。然而，大多数用于理解这些器件的模型要么是忽略空间和能量无序的一维有效介质近似，要么是计算密集的三维蒙特卡罗仿真。本文 presenting 了来自三维混合模型的结果，该模型能够在高载流子密度下运行并包含能量无序效应。我们首先使用相场方法生成真实的形貌，该方法考虑溶剂蒸发在薄膜形成过程中的作用。使用这些示例形貌，我们系统性地研究能量无序与配置无序在代表真实器件运行条件的载流子密度下的相互作用。这使我们能够分离和可视化纳米结构和能量无序对器件性能的影响。我们的结果表明，即便宏观渗透路径保持完整，能量无序主要通过抑制互联域中的电荷提取来限制性能。这表明在纳米尺度上优化分子构象与在中尺度尺度上控制相分离同等重要，凸显了下一代 BHJ 器件中多尺度设计策略的必要性。
引用
@article{arxiv.2507.20040,
title = {Visualizing the Link Between Nanomorphology and Energetic Disorder in 3D Organic Solar Cells},
author = {Pelin Çiloğlu and Carmen Tretmans and Carsten Deibel and Jan-F. Pietschmann and Martin Stoll and Roderick C. I. MacKenzie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20040},
year = {2025}
}