亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

The role of spin in the kinetic control of recombination in organic photovoltaics

有机太阳能电池 激子 离域电子 单重态 有机半导体 化学物理 三重态 接受者 电子 分子间力 材料科学 自旋态 化学 原子物理学 分子物理学 光电子学 激发态 凝聚态物理 物理 聚合物 分子 量子力学 有机化学
作者
Akshay Rao,Philip C. Y. Chow,Simon Gélinas,Cody W. Schlenker,Chang‐Zhi Li,Hin‐Lap Yip,Alex K.‐Y. Jen,David S. Ginger,Richard H. Friend
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:500 (7463): 435-439 被引量:539
标识
DOI:10.1038/nature12339
摘要

In biological complexes, cascade structures promote the spatial separation of photogenerated electrons and holes, preventing their recombination. In contrast, the photogenerated excitons in organic photovoltaic cells are dissociated at a single donor-acceptor heterojunction formed within a de-mixed blend of the donor and acceptor semiconductors. The nanoscale morphology and high charge densities give a high rate of electron-hole encounters, which should in principle result in the formation of spin-triplet excitons, as in organic light-emitting diodes. Although organic photovoltaic cells would have poor quantum efficiencies if every encounter led to recombination, state-of-the-art examples nevertheless demonstrate near-unity quantum efficiency. Here we show that this suppression of recombination arises through the interplay between spin, energetics and delocalization of electronic excitations in organic semiconductors. We use time-resolved spectroscopy to study a series of model high-efficiency polymer-fullerene systems in which the lowest-energy molecular triplet exciton (T1) for the polymer is lower in energy than the intermolecular charge transfer state. We observe the formation of T1 states following bimolecular recombination, indicating that encounters of spin-uncorrelated electrons and holes generate charge transfer states with both spin-singlet ((1)CT) and spin-triplet ((3)CT) characters. We show that the formation of triplet excitons can be the main loss mechanism in organic photovoltaic cells. But we also find that, even when energetically favoured, the relaxation of (3)CT states to T1 states can be strongly suppressed by wavefunction delocalization, allowing for the dissociation of (3)CT states back to free charges, thereby reducing recombination and enhancing device performance. Our results point towards new design rules both for photoconversion systems, enabling the suppression of electron-hole recombination, and for organic light-emitting diodes, avoiding the formation of triplet excitons and enhancing fluorescence efficiency.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
3秒前
giuer完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
hdgfj完成签到,获得积分20
8秒前
nana发布了新的文献求助10
10秒前
踏实青梦完成签到 ,获得积分10
10秒前
脑洞疼应助风中秋天采纳,获得10
15秒前
hdgfj关注了科研通微信公众号
20秒前
SUNNYONE完成签到 ,获得积分10
26秒前
32秒前
长路漫漫发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
小鱼完成签到,获得积分10
39秒前
123发布了新的文献求助30
42秒前
小鱼发布了新的文献求助10
44秒前
清脆的南珍完成签到 ,获得积分10
51秒前
充电宝应助长路漫漫采纳,获得10
52秒前
barn完成签到 ,获得积分10
54秒前
和谐凉面完成签到,获得积分10
1分钟前
长路漫漫完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
科研通AI6.4应助薯薯采纳,获得10
1分钟前
赘婿应助1825822526采纳,获得10
1分钟前
大意的飞莲完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xgx984完成签到,获得积分10
1分钟前
科研财鸟完成签到,获得积分10
1分钟前
池雨完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
大知闲闲完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
救驾来迟完成签到,获得积分10
1分钟前
xgx984发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
默默的夜阑完成签到 ,获得积分10
1分钟前
香蕉觅云应助xgx984采纳,获得10
1分钟前
liu完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1825822526发布了新的文献求助10
1分钟前
思源应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Research Handbook on the Law of the Paris Agreement 1000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Superabsorbent Polymers: Synthesis, Properties and Applications 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6352904
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8167797
关于积分的说明 17190900
捐赠科研通 5409014
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2863545
邀请新用户注册赠送积分活动 1840909
关于科研通互助平台的介绍 1689789