The role of charge recombination to triplet excitons in organic solar cells

激子 有机太阳能电池 开路电压 能量转换效率 化学 辐射传输 混合太阳能电池 化学物理 物理 材料科学 光电子学 聚合物太阳能电池 电压 凝聚态物理 光学 有机化学 量子力学 聚合物
作者
Alexander J. Gillett,Alberto Privitera,Rishat Dilmurat,Akchheta Karki,Deping Qian,Anton Pershin,Giacomo Londi,William K. Myers,Jaewon Lee,Jun Yuan,Seo‐Jin Ko,Moritz Riede,Feng Gao,Guillermo C. Bazan,Akshay Rao,Thuc‐Quyen Nguyen,David Beljonne,Richard H. Friend
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:597 (7878): 666-671 被引量:342
标识
DOI:10.1038/s41586-021-03840-5
摘要

The use of non-fullerene acceptors (NFAs) in organic solar cells has led to power conversion efficiencies as high as 18%1. However, organic solar cells are still less efficient than inorganic solar cells, which typically have power conversion efficiencies of more than 20%2. A key reason for this difference is that organic solar cells have low open-circuit voltages relative to their optical bandgaps3, owing to non-radiative recombination4. For organic solar cells to compete with inorganic solar cells in terms of efficiency, non-radiative loss pathways must be identified and suppressed. Here we show that in most organic solar cells that use NFAs, the majority of charge recombination under open-circuit conditions proceeds via the formation of non-emissive NFA triplet excitons; in the benchmark PM6:Y6 blend5, this fraction reaches 90%, reducing the open-circuit voltage by 60 mV. We prevent recombination via this non-radiative channel by engineering substantial hybridization between the NFA triplet excitons and the spin-triplet charge-transfer excitons. Modelling suggests that the rate of back charge transfer from spin-triplet charge-transfer excitons to molecular triplet excitons may be reduced by an order of magnitude, enabling re-dissociation of the spin-triplet charge-transfer exciton. We demonstrate NFA systems in which the formation of triplet excitons is suppressed. This work thus provides a design pathway for organic solar cells with power conversion efficiencies of 20% or more.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
liiiii完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
丘比特应助未来可期采纳,获得10
2秒前
查丽发布了新的文献求助30
2秒前
5秒前
科研通AI2S应助yjihn采纳,获得10
5秒前
Axin给Axin的求助进行了留言
7秒前
淡然丹妗发布了新的文献求助10
8秒前
刻苦傲安完成签到,获得积分10
10秒前
Hiker完成签到,获得积分10
10秒前
南山鹤发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
李佳欣发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
呼呼完成签到,获得积分20
15秒前
CDH发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
Ethan发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
雷雷完成签到,获得积分10
20秒前
小韩完成签到,获得积分10
20秒前
共产主义战士完成签到,获得积分10
20秒前
23秒前
24秒前
坦率的文龙完成签到,获得积分10
24秒前
小韩发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
28秒前
29秒前
sci_accept完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
32秒前
33秒前
112233445566发布了新的文献求助10
33秒前
YNYang完成签到,获得积分20
35秒前
35秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
35秒前
脑洞疼应助一只羊采纳,获得10
36秒前
wanci应助猫猫侠采纳,获得10
36秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3967482
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3512759
关于积分的说明 11164944
捐赠科研通 3247740
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1794021
邀请新用户注册赠送积分活动 874785
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804517