降低能量损失是突破有机太阳能电池(OSCs)效率瓶颈的关键。能量损失的主要机制可以归因于激子-振动耦合引起的非辐射复合能量损失(ΔEnr)。
为应对这一挑战,
中国科学院黄辉等人
通过调控分子内非共价相互作用,策略性地设计了新型的稠环电子受体(FREAs)。
通过对理论和实验结果的综合分析,该方法能够有效增强分子刚性,抑制结构弛豫,降低激子重组能,并削弱激子-振动耦合强度。因此,基于具有双强分子内Se···O非共价相互作用的Y-SeSe的二元OSCs器件,取得了19.49%的卓越光电转换效率(PCE),并伴随极低的ΔEnr值(0.184 eV),远低于具有较弱分子内非共价相互作用的Y-SS和Y-SSe器件
。
这些成果不仅创造了含硒OSCs的效率纪录,同时也是高性能二元器件中报道的最低ΔEnr值。此外,三元共混器件展现出20.51%的显著PCE,是单结OSCs中最高的PCE之一。本研究展示了分子内非共价相互作用在抑制激子-振动耦合方面的有效性,从而实现了低能量损失和高效率的OSCs。
Suppressing Exciton–Vibration Coupling via Intramolecular Noncovalent Interactions for Low-Energy-Loss Organic Solar Cells