导读：一组国际研究人员观察到非辐射电荷复合如何在有机光伏中发生，并声称已经确定了一种潜在的解决方案，可以使这种太阳能技术在功率转换效率方面更接近晶体硅。

由英国剑桥大学领导的一个国际研究小组声称已阻止基于非富勒烯受体 (NFAs) 的有机太阳能电池在开路条件下的电荷复合，这是有史以来最强大的有机光伏器件迄今为止，在某些情况下效率超过 18%。

非辐射电荷复合是大多数基于 NFA 的有机太阳能电池的主要损失过程，当源自同一光子的空穴和电子在分离成自由电荷之前复合时会发生这种情况。科学家解释说，由于碳基材料中电子和空穴之间的吸引力比硅强，有机太阳能电池更容易复合，这反过来又会影响它们的效率。这需要使用两种成分来阻止电子和空穴快速复合：一种电子‘供体’材料和一种电子‘受体’材料。

学者们声称，通过光谱学和计算机建模，他们能够看到在开路条件下大部分电荷复合是如何通过非发射 NFA三重态激子的形成进行的，这些激子是携带能量但不带电荷的准粒子。 . 为了防止复合成三重态激子的发生，他们设计了电子供体和电子受体材料之间的强分子相互作用，这使得电子和空穴保持更远的距离成为可能。

“建模表明，从自旋三线态电荷转移激子到分子三线态激子的反向电荷转移率可能会降低一个数量级，从而使自旋三线态电荷转移激子能够重新离解，”研究人员说，指供体和受体材料的分子调节。“我们可以利用太阳能电池中组件之间的相互作用来关闭三重态激子损失途径，这一事实确实令人惊讶，”研究员亚历山大·吉列特补充道。“我们的方法展示了如何操纵分子以阻止重组的发生。”

该组织表示，其研究显示了一种开发新材料的途径，该材料可阻止复合成三重态激子，并有可能使有机太阳能电池的效率达到 20% 以上，从而接近非有机光伏的效率。

这项研究的结果可以在最近发表在《自然》杂志上的论文《有机太阳能电池中电荷复合对三重态激子的作用》中找到。该研究团队还包括来自牛津大学、比利时蒙斯大学、美国加州大学圣巴巴拉分校和瑞典林雪平大学的科学家。