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 化学物理 物理 材料科学 光电子学 电压 凝聚态物理 光学 量子力学 有机化学 聚合物
作者
Alexander J. Gillett,Alberto Privitera,Rishat Dilmurat,Akchheta Karki,Deping Qian,Anton Pershin,Giacomo Londi,William K. Myers,Jawon Lee,Jun Yuan,Seo‐Jin Ko,Moritz K. Riede,Feng Gao,Guillermo C. Bazan,Akshay Rao,Thuc‐Quyen Nguyen,David Beljonne,Richard H. Friend
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:597 (7878): 666-671 被引量:207
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
惘然完成签到 ,获得积分10
2秒前
日月星完成签到,获得积分10
2秒前
heyunhua23发布了新的文献求助20
3秒前
王冬瓜发布了新的文献求助10
5秒前
个性的紫菜应助畅快思天采纳,获得10
7秒前
10秒前
winshow完成签到,获得积分10
12秒前
海人完成签到 ,获得积分10
13秒前
奈何完成签到,获得积分10
13秒前
justsoso完成签到,获得积分10
14秒前
笑颜发布了新的文献求助30
15秒前
光亮诗桃完成签到 ,获得积分10
16秒前
Akim应助heyunhua23采纳,获得20
17秒前
18秒前
21秒前
林夕发布了新的文献求助10
23秒前
Perry完成签到,获得积分10
23秒前
123完成签到 ,获得积分10
27秒前
28秒前
wen完成签到,获得积分20
29秒前
GuSiwen完成签到,获得积分10
30秒前
576-576完成签到 ,获得积分10
35秒前
小虎同学完成签到,获得积分10
43秒前
Ethanyoyo0917发布了新的文献求助50
43秒前
45秒前
heyunhua23发布了新的文献求助20
51秒前
51秒前
1分钟前
打打应助kytmm2022采纳,获得20
1分钟前
田様应助童了个童采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
笑颜发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
小鹿斑比发布了新的文献求助10
1分钟前
悦耳的涫发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
耍酷蛋挞完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lulu猪发布了新的文献求助10
1分钟前
li发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Cross-Cultural Psychology: Critical Thinking and Contemporary Applications (8th edition) 800
Counseling With Immigrants, Refugees, and Their Families From Social Justice Perspectives pages 800
マンネンタケ科植物由来メロテルペノイド類の網羅的全合成/Collective Synthesis of Meroterpenoids Derived from Ganoderma Family 500
Electrochemistry 500
Broflanilide prolongs the development of fall armyworm Spodoptera frugiperda by regulating biosynthesis of juvenile hormone 400
Statistical Procedures for the Medical Device Industry 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 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 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2372369
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2080185
关于积分的说明 5210108
捐赠科研通 1807615
什么是DOI,文献DOI怎么找? 902312
版权声明 558275
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 481757