研究前沿：Nature有机太阳能电池，电荷重组对三重态激子的作用

    然而，有机太阳能电池的效率，仍然低于无机太阳能电池，后者的功率转换效率通常超过 20% 。

    这种差异的一个关键原因，是有机太阳能电池相对于其光学带隙具有较低的开路电压，这是由于非辐射复合。

    为了使有机太阳能电池在效率方面与无机太阳能电池竞争，必须确定和抑制非辐射损耗路径。

    今日，英国剑桥大学卡文迪什实验室Alexander J. Gillett和Richard H. Friend团队，联合美国加州大学圣巴巴拉分校Thuc-Quyen Nguyen，比利时蒙斯大学新材料化学实验室David Beljonne在Nature上发文，报道了非富勒烯受体NFA 的有机太阳能电池中，开路条件下的大部分电荷重组，是通过形成非发射 NFA 三重态激子进行的；在基准 PM6: Y6 blend5 中，该分数达到 90%，开路电压降低 60 mV。

    通过设计 NFA 三重态激子和自旋-三重态电荷转移激子之间的大量杂化，来防止通过这种非辐射通道进行重组。

    建模表明，从自旋三线态电荷转移激子，到分子三线态激子的反向电荷转移率可能会降低一个数量级，从而能够重新离解自旋三线态电荷转移激子。

    同时，展示了 NFA 系统，其中三重态激子的形成受到抑制。

    因此，这项工作为具有 20% 或更高功率转换效率的有机太阳能电池提供了设计途径。

    图 1：三重态形成途径和有机太阳能电池材料。

    图 2：模型 NFA 混合物中三重态形成的光谱研究。

    图 3：Hybridization在有机太阳能电池混合物中的作用。

    文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03840-5https://doi.org/10.1038/s41586-021-03840-5本文译自“Nature”。