计算物理

作者：李冲, 王美姣, 葛琳, 曹连振

关键词：有机太阳能电池, 电荷转移态, 载流子复合, 能量损失

基于载流子复合对有机太阳能电池光伏效率的重要影响，采用扩展的Su-Schrieffer-Heeger紧束缚模型结合非绝热量子动力学方法，对有机太阳能电池内的分子间载流子复合动力学进行理论研究。首先，模拟并揭示了正、负载流子在给/受体界面处的分子间电荷复合动力学过程，发现分子间的载流子复合表现为分数电荷复合并伴随能量的损失。随后，研究体系带阶Δ、电场、热效应和受体分子的聚集对分子间载流子复合动力学的影响。结果表明：体系带阶Δ表现为载流子的复合势垒，带阶越大越利于抑制载流子的复合。电场可以通过诱导正、负电荷的空间离域抑制载流子的复合，特别是，当电场足够强时可以将复合的电荷转移态解离为自由载流子。热效应会引起给/受体材料在位能的随机涨落，降低载流子的复合势垒，进而加剧载流子的复合。受体分子的聚集会诱导电子在受体分子之间的扩展，增大界面处正、负电荷中心的距离，从而抑制载流子的复合。

来源：2024年第2期

《计算物理》期刊编辑部

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