【摘 要】
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有机太阳能电池电荷产生机理、复合损失都与电荷转移态（CTS）密切相关。然而在低驱动力非富勒烯（NFA）有机太阳能电池的光伏外量子效率谱（EQEPV）中,由于CTS吸收信号的缺失导致通过Marcus理论拟合EQEPV来获得CTS的能量（ECT）存在技术困难。面对ECT无法可靠表征这一关键科学问题,开发一种新型光谱技术用于探测低驱动力NFA有机太阳能电池的ECT将有利于进一步理解激子动力学过程,对抑制
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有机太阳能电池电荷产生机理、复合损失都与电荷转移态（CTS）密切相关。然而在低驱动力非富勒烯（NFA）有机太阳能电池的光伏外量子效率谱（EQEPV）中,由于CTS吸收信号的缺失导致通过Marcus理论拟合EQEPV来获得CTS的能量（ECT）存在技术困难。面对ECT无法可靠表征这一关键科学问题,开发一种新型光谱技术用于探测低驱动力NFA有机太阳能电池的ECT将有利于进一步理解激子动力学过程,对抑制载流子复合损失、提高器件光伏性能具有至关重要的积极意义。具体工作如下:（1）对电荷转移态能量的可靠表征。为了解决低驱动力NFA有机太阳能电池中ECT表征困难,提出基于电致吸收光谱的表征方案。通过Marcus理论拟合器件的外量子效率谱,研究低驱动力NFA有机太阳能电池的CTS吸收特性,并总结该表征方案的失败原因;通过拟合给体、受体材料的电致吸收光谱,说明了Y6（12,13-二（2-乙基己基）-3,9-双十一基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]噻吩并[2",3":4’,5’]噻吩并[2’,3’:4,5]吡咯并[3,2-g]噻吩并[2’,3’:4,5]噻吩并[3,2-b]吲哚-2,10-二（5,6-二氟-3-（二氰基亚甲基）茚-1-酮））良好的偶极特性及较低的激子束缚能（EB）使PM6:Y6器件展现出优异的光伏性能;通过测量并拟合亚带隙区域的电致吸收光谱研究其与CTS之间的关系,确定了 PM6:Y6（1:1.2）器件的ECT为1.27eV;不同给体与受体质量比体异质结（BHJ）的电致吸收光谱表明电致吸收测试可以灵敏的探测异质结形貌改变对CTS的影响。该结果为研究NFA有机太阳能电池中ECT和光电压损失问题提供了新方法。（2）对开路电压损失的研究。通过紫外光电子能谱、瞬态光电压等手段验证了由电致吸收光谱结果推导出的PM6:Y6异质结驱动力损失和载流子复合引起的开路电压损失;通过分析三种低驱动力NFA有机太阳能电池中受体材料偶极矩变化与激子解离驱动力之间的关系,提出在低驱动力NFA有机太阳能电池中,激子解离驱动力是不可避免的,如何降低非辐射复合是减少开路电压损失的最有效途径。该结果对于有机光伏材料的设计具有指导意义。
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