1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 12, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 12, стр. 54-63

Эмпирическая модель фотогенерации носителей тока в органических солнечных элементах

Л. В. Лукин *

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова, Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: leonid.v.lukin@gmail.com

Поступила в редакцию 14.08.2022
После доработки 08.09.2022
Принята к публикации 20.09.2022

Аннотация

Рассматривается модель фотогенерации носителей заряда в структурированных на наноуровне смесях донорного (Д) и акцепторного (А) материалов. Поглощение кванта света в одном из этих материалов создает молекулярный экситон, который может достигнуть границы раздела между Д- и А-фазами и образовать на этой границе межфазный экситон с переносом заряда (называемый также СТ-экситон), который диссоциирует на электрон-дырочную пару. Рассчитаны вероятности диссоциации СТ-экситонов на свободные носители тока как функции электрического поля и длины термализации электрон-дырочной пары.

Ключевые слова: фотоионизация, органическая фотовольтаика, экситон, комплекс с переносом заряда.

Список литературы

  1. Brédas J.-L., Norton J.E., Cornil J., Coropceany V. // Acc. Chem. Res. 2009. V. 42. № 11. P. 1691.

  2. Clarke T.M., Durrant J.R. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 11. P. 6736.

  3. Александрова Е.Л. // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. № 10. С. 1153.

  4. Sosorev A.Yu., Paraschuk D.Yu. // Isr. J. Chem. 2014. V. 54. № 5–6. P. 650.

  5. Sosorev A.Yu., Godovsky D.Yu, Paraschuk D.Yu. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 5. P. 3658.

  6. Vandewal K. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2016. V. 67. P. 113.

  7. Bakulin A.A., Rao A., Pavelyev V.G. et al. // Science. 2012. V. 335. № 6074. P. 1340.

  8. Ohkita H., Cook S., Astuti Y. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2008. V. 130. № 10. P. 3030.

  9. Gélinas S., Rao A., Kumar A. et al. // Science. 2014. V. 343. № 6170. P. 512.

  10. Dimitrov S.D., Bakulin A. A., Nielsen C. B. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2012. V. 134. № 44. P. 18189.

  11. Dimitrov S.D., Durrant J.R. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 1. P. 616.

  12. Shoaee S., Subramaniyan S., Xin H. et al. // Adv. Funct. Mater. 2013. V. 23. № 26. P. 3286.

  13. Wiemer M., Nenashev A.V., Jansson F., Baranovskii S.D. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 99. № 1. 013302; https://doi.org/10.1063/1.3607481

  14. Baranovskii S.D., Wiemer M., Nenashev A.V., Jansson F., Gebhard F. // J. Phys. Chem. Lett. 2012. V. 3. № 9. P. 1214; https://doi.org/10.1021/jz300123k

  15. Tscheuschner S., Bässler H., Huber K., Köhler A. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. № 32. P. 10359; https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.5b05138

  16. Lukin L.V. // Chem. Phys. 2021. V. 551. 111327; https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2021.111327

  17. Wojcik M., Tachiya M. // Chem. Phys. Lett. 2012. V. 537. P. 58.

  18. Servaites J.D., Savoie B.M., Brink J.B, Marks T.J., Ratner M.A. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. № 8. P. 8343.

  19. Hilczer M., Tachiya M. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 14. P. 6808.

  20. Trukhanov V.A., Bruevich V.V., Paraschuk D.Y. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. № 20. 205318.

  21. Onsager L. // Phys. Rev. 1938. V. 54. № 8. P. 554.

  22. Silinsh E.A., Kolesnikov V.A., Muzikante I.J., Balode D.R. // Phys. Stat. Sol. B. 1982. V. 113. № 1. P. 379.

  23. Silinsh E.A., Čápek V. Organic molecular crystals. Interaction, localization and transport phenomena. N.Y.: AIP Press, 1994.

  24. Sano H., Mozumder A. // J. Chem. Phys. 1977. V. 66. № 2. P. 689.

  25. Vithanage D.A., Devižis A., Abramavičius V. et al. // Nat. Commun. 2013. V. 4. Article number 2334.

  26. Melianas A., Pranculis V., Xia Y. et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 9. 1 602 143.

  27. Melianas A., Kemerink M. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 22. 1806004.

  28. Baranovski S.D., Faber T., Hensel F., Thomas P. // J. Non-Cryst. Solids. 1998. V. 227–230. Part 1. P. 158.

  29. Caruso D., Troisi A. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012. V. 109. № 34. P. 13498.

  30. Rice S.A. Diffusion-limited reactions. Amsterdam: Elsevier, 1985.

  31. Hong K.M., Noolandi J. // J. Chem. Phys. 1978. V. 68. № 11. P. 5163.

  32. Hong K.M., Noolandi J. // Ibid. 1978. V. 69. № 11. P. 5026.

  33. Noolandi J., Hong K.M. // Ibid. 1979. V. 70. № 7. P. 3230.

  34. Loi M.A., Toffani S., Muccini M. et al. // Advan. Funct. Mater. 2007. V.17. № 13. P. 2111.

  35. Piliego C., Loi M.A. // J. Mater. Chem. 2012. V.22. № 10. P. 4141.

  36. Seki K., Wojcik M. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 6. P. 3632.

  37. Mauzerall D., Ballard S.G. // Annu. Rev. Phys. Chem. 1982. V. 33. P. 377.

  38. Kobayashi S., Takenobu T., Mori S., Fujiwara A., Iwasa Y. // Sci. Technol. Adv. Materials. 2003. V. 4. № 4. P. 371.

  39. Devižis A., Hertel D., Meerholz K., Gulbinas V., Moser J.-E. // Organic Electronics. 2014. V. 15. № 12. P. 3729.

  40. Mihailetchi V.D., van Duren J.K.J., Blom P.W.M. et al. // Advan. Funct. Mater. 2003. V. 13. № 1. P. 43.

  41. Goliber T.E., Peristein J.H. // J. Chem. Phys. 1984. V. 80. № 9. P. 4162.

  42. Wang Y., Suna A. // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. № 29. P. 5627.

  43. Leng C., Qin H., Si Y., Zhao Y. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 4. P. 1843.

  44. Karsten B.P., Bouwer R.K.M., Hummelen J.C., Williams R.M., Janssen R.A.J. // Photochem. Photobiol. Sci. 2010. V. 9. № 7. P. 1055.

  45. Kawashima Y., Ohkubo K., Fukuzumi S. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. № 31. P. 6737.

  46. Шаулов А.Ю., Владимиров Л.В., Грачев А.В. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 1. С. 75; https://doi.org/10.31857/S0207401X2001015X

  47. Симбирцева Г.В., Пивень Н.П., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 60; https://doi.org/10.31857/S0207401X20120146

  48. Симбирцева Г.В., Пивень Н.П., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 32; https://doi.org/10.31857/S0207401X22040094

  49. Герасимов Г.Н., Громов В.Ф., Иким М.И., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 65; https://doi.org/10.31857/S0207401X21110030

  50. Terlecki J., Fiutak J. // Intern. J. Radiat. Phys. Chem. 1972. V. 4. № 4. P. 469.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал