長激子擴(kuò)散長度（LD）是有機(jī)太陽能電池中最大化激發(fā)捕獲的關(guān)鍵，但據(jù)報(bào)道，非富勒烯受體（NFA）的值存在矛盾。為了了解實(shí)現(xiàn)大LD的因素，阿卜杜拉國王科技大學(xué)Julien Gorenflot、Catherine S. Pursglove De Castro、Wenchao Yang將瞬態(tài)吸收光譜（TAS）對(duì)激子衰變的實(shí)驗(yàn)觀察與4種ITIC衍生物的微觀動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅（KMC）模擬相結(jié)合。
本文要點(diǎn)：
1) 考慮到單線態(tài)激子-單線態(tài)激子湮滅（SSA）和本征激子壽命τ，作者對(duì)激子衰變進(jìn)行了擬合，得到了20至70 nm的LD。討論了τ獨(dú)立估計(jì)的關(guān)鍵重要性，發(fā)現(xiàn)原始NFA薄膜的測量結(jié)果比嵌入惰性聚苯乙烯基質(zhì)中NFA分子的測量結(jié)果更具相關(guān)性。
2) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，考慮高斯能量無序，作者確定了立方晶格中的微觀共振能量轉(zhuǎn)移跳躍率和湮滅率。只要使用接近分子π-π堆疊距離的晶格常數(shù)a，這些速率的KMC模擬就能再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)瞬態(tài)和LD。研究發(fā)現(xiàn)，這種緊密堆積和低無序度對(duì)于達(dá)到大LD至關(guān)重要，并且經(jīng)驗(yàn)上呈線性關(guān)系，因此40 meV的無序度可以通過1埃的緊密堆積（較短的a）來補(bǔ)償。
Wenchao Yang et.al Determining Exciton Diffusion Length in Organic Semiconductors: Unifying Macro- and Microscopic Perspectives Adv. Energy Mater. 2025
https://doi.org/10.1002/aenm.202405322
