異質(zhì)結(jié)摻雜的局域電場和熵調(diào)控機制
區(qū)別于當前常用的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和微觀形貌優(yōu)化策略,研究人員將電子摻雜作為一種直接的電學(xué)性能調(diào)控手段應(yīng)用在有機異質(zhì)結(jié)處。研究發(fā)現(xiàn),平面雙層器件異質(zhì)結(jié)處的分子摻雜可同時提升有機太陽能電池的三項基本參數(shù)(短路電流、開路電壓和填充因子),其中短路電流的提升幅度更是可以達到20%以上。借助電荷轉(zhuǎn)移態(tài)能級測定與能量損失細節(jié)分析,研究人員發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)摻雜能拉高電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的能級,同時抑制器件的非輻射能量損失,進而提升器件的開路電壓。短路電流的大幅提升則源于界面處局域電場增強和電流活化能減少的雙重作用。通過詳細的器件物理表征,研究人員首次將光電流的活化能降低與異質(zhì)結(jié)處的態(tài)密度熵建立起直接聯(lián)系,并據(jù)此提出了一種基于態(tài)密度熵調(diào)控的激子分離效率提升策略。該策略有望在分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和微觀形貌優(yōu)化的基礎(chǔ)上進一步提升有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
博士生薛文悅為論文第一作者,閆晗特聘研究員、馬偉教授和趙超助理教授為論文通訊作者,西安交通大學(xué)為論文唯一通訊單位。本研究得到了西安交通大學(xué)李桃教授、東華大學(xué)唐正教授和陜西師范大學(xué)劉生忠教授的合作幫助。研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金及西安交通大學(xué)青年拔尖人才計劃等項目的支持。
原標題:西安交大科研人員在異質(zhì)結(jié)摻雜有機光伏機理研究中取得進展