间分子CT激子使近红外吸收的非富勒烯受体在有效有机太阳能电池中实现纳秒级激发态寿命
摘要：Y6型分子受体在低光学能隙（~1.4 eV）的情况下表现出纳秒级的激发态寿命，从而使有机太阳能电池（OSCs）在扩展近红外（NIR）吸收范围（高达~1000 nm）内实现高效的电荷生成。然而，使Y6型受体的低能激发态实现纳秒级寿命的精确分子级机制仍然不清楚。在这里，我们展示了Y6分子薄膜中不同的堆积方式导致Y6聚集体中最低激发态具有强烈的分子间电荷转移（iCT）特性，而在ITIC等低能隙受体中则没有。由于相邻Y6分子之间存在强烈的电子偶合，iCT激子能量相对于单独分子形成的激子降低了约0.25 eV。重要的是，尽管它们能量较低，但iCT激子具有较低的非绝热电子振动耦合与电子基态的耦合，从而抑制了非辐射复合，使得Y6能够克服众所周知的能隙定律。我们的结果揭示了NIR吸收型Y6型受体的分子堆积和纳秒级激发态寿命之间的基本关系，解释了基于Y6的OSC出色性能的原理。
作者：Xian-Kai Chen, Christopher C.S. Chan, Sudhi Mahadevan, Yu Guo, Guichuan Zhang, He Yan, Kam Sing Wong, Hin-Lap Yip, Jean-Luc Bredas, Sai Wing Tsang, Philip C.Y. Chow
论文ID：2304.09408
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-04-20