Supresión del acoplamiento electrón-fonón en fotovoltaicas orgánicas para una conversión de energía de alta eficiencia

La pérdida de energía no radiativa (∆Enr) es un factor crítico que limita la eficiencia de las celdas solares orgánicas. En general, el fuerte acoplamiento electrón-fonón inducido por el movimiento molecular genera una rápida descomposición no radiativa y provoca un alto ∆Enr. Cómo restringir el movimiento molecular y lograr un bajo ∆Enr es un punto crítico. Aquí, se propone la relación de volumen libre (FVR) como un indicador para evaluar el movimiento molecular, proporcionando una nueva razón de diseño molecular para suprimir la descomposición no radiativa. Los resultados teóricos y experimentales indican que la proliferación adecuada de la cadena lateral alquilo puede disminuir la FVR y restringir el movimiento molecular, lo que lleva a un acoplamiento electrón-fonón reducido mientras se mantiene una nanomorfología ideal. La FVR reducida y una morfología favorable se obtienen simultáneamente en AQx-6 con proliferación de cadena alquilo precisa, logrando un alto PCE del 18.6% con VOC, JSC y FF optimizados. Nuestro estudio descubrió que la regulación del estado de agregación es de gran importancia para la reducción del acoplamiento electrón-fonón, lo que allana el camino hacia OSCs de alta eficiencia.