共轭聚合物材料正被广泛地用于聚合物太阳能电池。近年来,科学家一直致力于提高有机太阳能电池的光电效率。本文主要针对以下两个方面进行阐述:1,激子衰变过程中内禀的离域现象;2,电场诱导的载流子聚变的禁阻。在光激发的作用下,电子跃迁产生的电子空穴对经过弛豫后,最终形成激子态。对于衰变中的激子,我们运用非绝热动力学方法发现,偶极矩会驱使电子从原局域轨道转移到几个扩展轨道,导致激子的离域。基于动态荧光光谱,以上激子的离域化其实是激子衰变的内禀性质。这种内禀特性在聚合物太阳能电池中恰好充当激子扩散的桥梁。此原理也指出我们可以通过改变材料的偶极矩来提高有机太阳能电池的光电转化效率。以上研究内容全文发表于《Polymers》,为封面论文。当给聚合物太阳能电池提供外部电场时,我们发现外加电场会对聚合物太阳能电池中的带电载流子产生巨大的影响。当外部电场强度小于5.5×10~4V/cm时,在聚合物太阳能电池中输运的带电载流子会被激子的势阱捕获,从而形成带电激子;当外部电场范围在5.5×10~4V/cm到8×10~5V/cm时,载流子会因为外部电场获得足够的动量逃离激子的势阱避免被捕获。如果电场强度超过8×10~5V/cm,带电载流子会被强外场所解离。因此,在聚合物太阳能电池的表面施加适当的电场可以抑制带电载流子的复合,以提高太阳能电池的转化效率。上述研究内容相关发表于《Optics Express》。