Single-layered organic photovoltaics with double cascading charge transport pathways: 18% efficiencies.
Single-layered organic photovoltaics with double cascading charge transport pathways: 18% efficiencies.
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单层%20有机%20光伏%20with%20双%20级联%20充电%20传输%20路径：%2018%%20效率
DOI：
10.1038/s41467-020-20580-8
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发表时间：
2021-01-12
影响因子：
16.6
通讯作者：
Liu F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang M;Zhu L;Zhou G;Hao T;Qiu C;Zhao Z;Hu Q;Larson BW;Zhu H;Ma Z;Tang Z;Feng W;Zhang Y;Russell TP;Liu F
供体和受体的化学结构限制了二元供体-受体混合物的活性层可实现的功率转换效率。在这里，使用四元共混物，实现了体异质结有机光伏有源层中的双级联能级对准，从而实现了有效的载流子分裂和传输。优化光吸收、载流子传输和电荷转移态能级的许多途径是由组分的化学组成打开的。破纪录的PCE的18.07%，实现了电子结构和形态优化，同时改善的开路电压，短路电流和填充因子发生。供体和受体化学结构提供对电子结构和电荷转移态能级的控制，使得能够操纵空穴转移速率、载流子传输和非辐射复合损失。
The chemical structure of donors and acceptors limit the power conversion efficiencies achievable with active layers of binary donor-acceptor mixtures. Here, using quaternary blends, double cascading energy level alignment in bulk heterojunction organic photovoltaic active layers are realized, enabling efficient carrier splitting and transport. Numerous avenues to optimize light absorption, carrier transport, and charge-transfer state energy levels are opened by the chemical constitution of the components. Record-breaking PCEs of 18.07% are achieved where, by electronic structure and morphology optimization, simultaneous improvements of the open-circuit voltage, short-circuit current and fill factor occur. The donor and acceptor chemical structures afford control over electronic structure and charge-transfer state energy levels, enabling manipulation of hole-transfer rates, carrier transport, and non-radiative recombination losses.
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