Teoría Unificada de la Recombicación de Electrones−Huecos Geminados y a Granel en Celdas Solares Orgánicas

La recombinación de carga geminada y a granel en celdas solares orgánicas se estudia ampliamente porque son procesos de pérdida importantes para la eficiencia de las celdas. Se descubrió recientemente que las constantes de tasa de recombinación de carga a granel observadas en celdas solares orgánicas son más de 3 órdenes de magnitud más pequeñas que las predichas por la teoría de Langevin. Para resolver esta discrepancia, desarrollamos una teoría unificada de recombinación de carga geminada y a granel teniendo en cuenta que la recombinación entre un electrón y un hueco ocurre a una separación no nula con una tasa de recombinación intrínseca finita. Sobre la base de esta teoría, explicamos con éxito los resultados observados sobre las constantes de tasa de recombinación a granel. También analizamos cómo la recombinación entre electrones y huecos en las fases de recombinación geminada y a granel se ve afectada por varios parámetros físicos, como la tasa de recombinación intrínseca, los coeficientes de difusión de electrones y huecos, el radio de Onsager y un campo eléctrico externo, y mostramos cómo se optimizan para suprimir la pérdida por recombinación.