Фотогенерация носителей тока в органических солнечных элементах. Роль неравновесных состояний электронов и дырок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается фотогенерация носителей тока 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 межфазное состояние с переносом заряда (называемое также межфазным СТ-состоянием). Это состояние диссоциирует на электрон и дырку, которые сначала находятся в неравновесном, “горячем” состоянии. Предложена эмпирическая модель термализации электрон-дырочной пары в кулоновском поле. Рассчитана вероятность диссоциации СТ-состояний на свободные носители тока как функция электрического поля, эффективной температуры и длины термализации электрон-дырочной пары.

Об авторах

Л. В. Лукин

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: leonid.v.lukin@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Brédas J.-L., Norton J.E., Cornil J., Coropceany V. // Acc. Chem. Res. 2009. V. 42. No. 11. P. 1691. https://doi.org/10.1021/ar900099h
  2. Clarke T.M., Durrant J.R. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 11. P. 6736. https://doi.org/10.1021/cr900271s
  3. Sosorev A.Yu., Godovsky D.Yu., Paraschuk D.Yu. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 5. P. 3658. https://doi.org/10.1039/c7cp06158g
  4. Лукин Л.В. // Хим. физика. 2023. T. 42. № 12. С. 54. https://doi.org/10.31857/S0207401X23120075
  5. Vandewal K. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2016. V. 67. P. 113. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-040215- 112144
  6. Jailaubekov A.E., Willard A.P., Tritsch J.R. et al. // Nature Mater. 2013. V. 12. P. 66. https://doi.org/10.1038/NMAT3500
  7. Chen K., Barker A.J., Reish M.E., Gordon K.C., Hodgkiss J.M. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 49. P. 18502. https://doi.org/dx.doi.org/10.1021/ja408235h
  8. Grancini G., Maiuri M., Fazzi D. et al. // Nature Mater. 2013. V. 12. № 1. P. 29. https://doi.org/10.1038/NMAT3502
  9. Bakulin A.A., Rao A., Pavelyev V.G. et al.// Science. 2012. V. 335. № 6074. P. 1340.
  10. Ohkita H., Cook S., Astuti Y. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. № 10. P. 3030.
  11. Gélinas S., Rao A., Kumar A. et al. // Science. 2014. V. 343. № 6170. P. 512 –516.
  12. Jakowetz A.C., Böhm M.L., Zhang J. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. №. 36. P. 11672. https://doi.org/10.1021/jacs.6b05131
  13. Vandewal K., Albrecht S., Hoke E.T. et al.// Nature Mater. 2014. V.13. P. 63.
  14. Servaites J.D., Savoie B.M., Brink J.B., Marks T.J., Ratner M.A. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. № 8. P. 8343.
  15. Hilczer M., Tachiya M. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 14. P. 6808.
  16. Trukhanov V.A., Bruevich V.V., Paraschuk D.Y. // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011. V. 84. № 20. 205318.
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. Lukin L.V. // Chem. Phys. 2021. V. 551. № 111327. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2021.111327
  21. Devižis A., Serbenta A., Meerholz K., Hertel D., Gulbinas V. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. № 2. 027404. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.027404
  22. Vithanage D.A., Devižis A., Abramavičius V. et al. // Nature Commun. 2013. V. 4. № 2334. https://doi.org/10.1038/ncomms3334
  23. Melianas A., Pranculis V., Xia Y., Felekidis N., Gulbinas V., Kemerink M. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 9. 1602143.
  24. Baranovski S., Rubel O. // Charge Transport in Disordered Solids with Application in Electronics / Ed. Baranovski. Chichester: S. John Wiley & Sons, 2006. P. 221.
  25. Onsager L. // Phys. Rev. 1938. V. 54. № 8. P. 554.
  26. Seki K., Wojcik M. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. No. 6. P. 3632.
  27. Hong K.M., Noolandi J. // J. Chem. Phys. 1978. V. 68. № 11. P. 5163.
  28. Mauzerall D., Ballard S.G. // Annu. Rev. Phys. Chem. 1982. V. 33. P. 377.
  29. Martens H.C.F., Huiberts J.N., Blom P.W.M. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. № 12. P. 1852. https://doi.org/10.1063/1.1311599
  30. Kumar A., Bhatnagar P.K., Mathur P.C., Husain M., Sengupta S., Kumar J. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. № 2. 024502. https://doi.org/10.1063/1.1968445
  31. Coakley K.M., McGehee M.D. // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 23. P. 4533. https://doi.org/10.1021/cm049654n
  32. Noriega R., Rivnay J., Vandewal K. et al. // Nature Mater. 2013. V. 12. P. 1038.
  33. Devižis A., Hertel D., Meerholz K., Gulbinas V., Moser J.-E. // Organic Electronics. 2014. V. 15. № 12. Р. 3729.
  34. Mihailetchi V.D., van Duren J.K.J., Blom P.W.M. et al. // Adv. Funct. Mater. 2003. V.13. № 1. P. 43.
  35. Kobayashi S., Takenobu T., Mori S., Fujiwara A., Iwasa Y. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2003. V. 4. № 4. P. 371.
  36. Noolandi J., Hong K.M. // J. Chem. Phys. 1979. V. 70. № 7. P. 3230.
  37. Bakulin A.A., Dimitrov S.D., Rao A. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2013. V. 4. № 1. P. 209. https://doi.org/10.1021/jz301883y
  38. Bakulin A.A., Silva C., Vella E. // J. Phys. Chem. Lett. 2016. V. 7. № 2. P. 250. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b01955
  39. Dong Y., Cha H., Zhang J. et al. // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. № 10. 104704. https://doi.org/10.1063/1.5079285
  40. Hahn T., Geiger J., Blase X. et al. // Adv. Funct. Mater. 2015. V. 25. № 8. P. 1287. https://doi.org/10.1002/adfm.201403784
  41. Симбирцева Г.В., Пивень Н.П., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 32. https://doi.org/10.31857/S0207401X22040094
  42. 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
  43. Симбирцева Г.В., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 12. С. 64. https://doi.org/10.31857/S0207401X23120117
  44. Marcus R.A., Sutin N. // Biochim. Biophys. Acta Rev. Bioenergetics. 1985. V. 811. № 3. P. 265. https://doi.org/10.1016/0304-4173(85)90014-X
  45. Williams R.M., Zwier J.M., Verhoeven J.W. // J. Am. Chem. Soc. 1995. V. 117. № 14. P. 4093. https://doi.org/10.1021/ja00119a025
  46. Leng С., Qin H., Si Y., Zhao Y. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 4. P. 1843.
  47. Yan H., Chen S., Lu M. et al. // Mater. Horiz. 2014. V. 1. № 2. P. 247. https://doi.org/10.1039/C3MH00105A
  48. Vandewal K., Tvingstedt K., Gadisa A., Inganäs O., Manca J.V. // Phys. Rev. B. 2010. V.81. № 12. 125204. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.125204
  49. Unger T., Wedler S., Kahle F.J., Scherf U., Bässler H., Köhler A. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 41. P. 22739. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b09213
  50. Wang Y., Cheng L.T. // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. № 4. P. 1530.
  51. Wang Y. // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. № 2. P. 764.
  52. Ward A.J., Ruseckas A., Kareem M.M. et al.// Advan. Mater. 2015. V. 27. № 15. P. 2496. https://doi.org/10.1002/adma.201405623
  53. 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. https://doi.org/10.1039/c0pp00098a
  54. Veldman D., Chopin S.M.A., Meskers S.C.J., Janssen R.A.J. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. № 37. P. 8617. https://doi.org/10.1021/jp805949r
  55. Liu T., Cheung D.L., Troisi A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. № 48. P. 21461. https://doi.org/10.1039/C1CP23084K

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».