Exciton dissociation and charge separation at donor–acceptor interfaces from quantum-classical dynamics simulations

离解(化学) 激子 接受者 异质结 化学物理 化学 载流子 维数之咒 量子 物理 分子物理学 原子物理学 量子力学 物理化学 计算机科学 机器学习
作者
Aaron Kelly
出处
期刊:Faraday Discussions [Royal Society of Chemistry]
卷期号:221: 547-563 被引量:7
标识
DOI:10.1039/c9fd00069k
摘要

In organic photovoltaic (OPV) systems, exciton dissociation and ultrafast charge separation at donor-acceptor heterojunctions both play a key role in controlling the efficiency of the conversion of excitation energy into free charge carriers. In this work, nonadiabatic dynamics simulations based on the quantum-classical Liouville equation, are employed to study the real-time dynamics of exciton dissociation and charge separation at a model donor-acceptor interface. Benchmark comparisons for a variety of low dimensional donor-acceptor chain models are performed to assess the accuracy of the quantum classical dynamics technique referred to as the forward-backward trajectory solution (FBTS). Although not always quantitative, the FBTS approach offers a reasonable balance between accuracy and computational cost. The short-time dynamics of exciton dissociation in related higher-dimensional lattice models for the interface are also investigated to assess the effect of the dimensionality on the first steps in the mechanism of charge carrier generation.
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