有機太陽電池：有機太陽電池におけるスピン三重項励起子の再利用

有機太陽電池（OPV）における非対再結合は、不可逆的な非放射緩和につながることが知られている低エネルギーのスピン三重項励起子（T₁）を形成する。今回我々は、一重項–三重項ギャップを狭くした非フラーレンアクセプターを組み込んだOPVシステムにおいて、T₁励起子が界面電荷移動状態を通して再解離し、自由キャリアを形成し得ることを実験的に示す。我々は、OPVブレンドにおけるアクセプターの三重項増感した後、自由キャリア数の増加を確認することによってこれを裏付け、この機構がT₁と自由キャリア集団の発展を変化させる様子を説明する。我々は、分子内の軌道分布と凝集体における励起子の非局在化が、凝縮相におけるアクセプターの一重項–三重項エネルギー論にどのように影響するかを明らかにして、T₁とスピン三重項電荷移動状態の間の移行を制御可能にした。我々は、このアクセプターを第三成分として他のホストOPVシステムに導入することで、三重項を介した損失を回収し、抽出可能な光キャリア数を最大化することによってOPV効率を向上させた。この研究は、OPVの基礎に対する理解を深めるとともに、低エネルギーのT₁励起子を、熱ではなく、電気または光の生成に使用可能な電荷へと回収できることを実証し、将来の有機オプトエレクトロニクスデバイスを開発する方法を示すものである。

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