通訊作者：Yang (Michael) Yang, Haiming Zhu
第一單位：浙江大學化學系
研究亮點：
1. 首次明確揭示了高效非富勒烯有機太陽能電池中（包括明星異質結體系PM6:Y6），自由載流子復合產生的非富勒烯受體三重態激子是非輻射復合能量損失的主要通道之一，限制了有機太陽能電池的開路電壓上限。
2. 給體側鏈工程（氟化）改變了材料的HOMO能級，但對CT態能量和空穴轉移驅動力的影響可以忽略不計。然而，這種改變帶來的異質結介電環境的變化，有效抑制了非富勒烯受體三重態激子的生成，極大地減少非輻射復合損失，最終導致器件的開路電壓和光電轉化效率的提高。
研究背景
隨著窄帶隙非富勒烯受體的出現，近年來有機太陽能電池的效率得到了突破性的提升（超過18%）而引起了人們廣泛的關注。然而，與傳統的無機半導體和新興的鈣鈦礦光伏電池相比，有機太陽能電池的開路電壓損失（Voc）明顯更大，尤其是非輻射復合損失，嚴重制約了其效率提升和商業化。因此，揭示有機太陽能電池非輻射復合損失的起源，探尋抑制非輻射復合損失的途徑是進一步提升有機太陽能電池效率的關鍵問題。
成果簡介
浙江大學Haiming Zhu等人發現，對于高效非富勒烯有機太陽能電池，自由載流子復合產生的非富勒烯受體三重態激子是非輻射復合能量損失的主要通道之一。更進一步地，該研究揭示了側鏈氟化對非富勒烯受體三重態激子形成和電池非輻射復合損失的抑制作用。
通過瞬態吸收光譜的方法，研究人員分析提取出近紅外光譜區非富勒烯三重態激子的信號：給體氟化之后共混膜中非富勒烯受體三重態激子生成的速率明顯降低，對應更小的非輻射復合損失。
小結
本項研究揭示了非富勒烯受體三重態激子在高效率非富勒烯有機太陽能電池中非輻射復合損失中的重要角色，并提出非富勒烯受體三重態的管理對于進一步抑制有機太陽能電池非輻射復合損失和提升電池效率的關鍵作用。
參考文獻
Zeng Chen, et al. Triplet exciton formation for non-radiative voltage loss in high-efficiency nonfullerene organic solar cells, Joule 2021
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.04.002
