Reduzierung der nicht-radiativen Energieverluste in nicht-Fullerene organischen Solarzellen

Mit dem raschen Fortschritt der nicht-Fullerene-Akzeptoren (NFAs) hat die Energieumwandlungseffizienz (PCE) organischer Solarzellen (OSCs) die 20%-Schwelle überschritten und hebt das considerable Potenzial als Energiewandlungsgeräte der nächsten Generation hervor. Im Vergleich zu anorganischen oder Perowskit-Solarzellen wird die Leerlaufspannung (Voc) von OSCs durch erhebliche nicht-radiative Energieverluste (ΔEnr) eingeschränkt, was zu Werten führt, die deutlich unter denen liegen, die durch die Shockley-Queisser-Grenze erwartet werden. In OSCs sind nicht-radiative Energieverluste eng mit der elektro-lumineszenten quanten-effizienz (EQEEL) von Ladungstransfer-Zuständen verbunden, die wiederum direkt von der Photolumineszenz-Quantenausbeute (PLQY) der Akzeptormaterialien beeinflusst wird. Folglich hat die Verbesserung der PLQY von Akzeptormaterialien mit niedrigem Bandabstand als wesentliche Strategie herauskristallisiert, um ΔEnr effektiv zu mindern. Diese Übersichtsarbeit befasst sich mit der intrinsischen Korrelation zwischen molekularer Struktur und PLQY aus der Perspektive des Designs von Akzeptormaterialien. Außerdem werden Methoden zur Gestaltung von Akzeptormaterialien mit hoher PLQY untersucht, mit dem letztendlichen Ziel, OSCs zu realisieren, die hohe Effizienz mit minimalem ΔEnr kombinieren.