Optimum driving energy for achieving balanced open-circuit voltage and short-circuit current density in organic bulk heterojunction solar cells

文献情報

出版日 2018-11-07
DOI 10.1039/C8CP05145C
インパクトファクター 3.676
著者

Wenchao Yang, Yao Yao, Pengfei Guo, Haibin Sun, Yongsong Luo


原文を見る

要旨

Organic bulk heterojunction solar cells generally suffer from a trade-off between the open circuit voltage (Voc) and the short circuit current density (Jsc) under a given donor/acceptor (D/A) interfacial energetic offset (or the so-called driving force). Here we theoretically investigate the optimum driving energy required for achieving the balanced Jsc and Voc simultaneously. To this end, the Jscversus the driving force ΔE curves are calculated under two different charge separation mechanisms by employing the drift-diffusion method. For the Marcus incoherent mechanism, the curve features a high plateau in a broad range of ΔE starting from 0.2 eV, which is due to the accumulation of undissociated excitons within their lifetime and signifies the possibility of obtaining a sizable Jsc under a ΔE value much smaller than the reorganization energy. After incorporating both the electron and hole transfer pathways into the device model, the calculated J–V curves are comparable to experimentally measured ones foractual blended systems of different driving forces. For the coherent mechanism, it is demonstrated that the maximum Jsc can also be achieved under the ΔE of 0.2 eV if a large proportion of the high-lying delocalized states are harvested through tuning the density of states for the charge transfer excitons to reduce the sub-gap states. This theoretical work revealed quantitatively the relationship between the interfacial energy offsets and device performance, and also provides some guidelines for identifying the macroscopic features of the actual charge separation mechanisms in bulk heterojunction solar cells.

関連文献

Unraveling the cGAS catalytic mechanism upon DNA activation through molecular dynamics simulations

Jordi Soler, Pedro Paiva, Maria J. Ramos, Pedro A. Fernandes, Marie Brut

2021-04-05 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00378J

57Fe-Enrichment effect on the composition and performance of Fe-based O2-reduction electrocatalysts

Kathrin Ebner, Lingmei Ni, Viktoriia A. Saveleva, Benjamin P. Le Monnier, Adam H. Clark, Frank Krumeich, Maarten Nachtegaal, Jeremy S. Luterbacher, Ulrike I. Kramm, Juan Herranz

2021-03-24 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00707F

Short-range structure, the role of bismuth and property–structure correlations in bismuth borate glasses

C. P. E. Varsamis, N. Makris, C. Valvi, E. I. Kamitsos

2021-04-12 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00301A

Mechanism and kinetics of the oxidation of 1,3-butadien-1-yl (n-C4H5): a theoretical study

Valeriy N. Azyazov

2021-04-03 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00567G

Inside front cover

2021-04-15 Cover

DOI: 10.1039/D1CP90080C

Nitroethane at high density: an experimental and computational vibrational study

Serge Desgreniers, Anguang Hu

2021-04-07 Paper

DOI: 10.1039/D0CP06557A

Mechanism of monolayer to bilayer silicene transformation in CaSi2 due to fluorine diffusion

Akihiro Nagoya, Ritsuko Yaokawa, Nobuko Ohba

2021-04-01 Paper

DOI: 10.1039/D0CP06644C

Termination dependence and electric field modification of band alignment in a CNT/CH3NH3PbI3 heterojunction

Chao Zhang, Kunpeng Gao, Yuanfangzhou Wang, Chen Qing, Dapeng Yu

2021-03-22 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00914A

Where do the counterions go? Tip-induced dissociation of self-assembled triazatriangulenium-based molecules on Au(111)

S. Snegir, Y. J. Dappe, D. Sysoiev, O. Pluchery, T. Huhn, E. Scheer

2021-03-18 Paper

DOI: 10.1039/D1CP00221J

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンの主な用途は何ですか?

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンは、主に医薬品および農薬の製造に使用されます。また、合成化学の一部として研究用材料としても利用されます。

41608-73-52-Methoxy-4-(methyls...
化合物よくある質問

4-溴甲基-3-甲氧基苯甲酸は安全ですか?

安全ではありません。触覚や吸入に注意が必要で、適切な防護具を使用してください。

118684-13-24-(Bromomethyl)-3-me...
化合物よくある質問

4,6-二氯-N-甲基ピラミジンアミンの代替品はありますか?

代替品としては、4,6-二クロロピラミジンアミンや他のピラミジン系化合物が考えられます。ただし、目的と用途によって最適な代替品は異なります。

10397-15-64,6-Dichloro-N-methy...
化合物よくある質問

6-氯-4-甲基-1H-吲哚を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-氯-4-甲基-1H-吲哚の廃棄物は、適切な容器に収集し、密閉して保管します。温度は常温、湿度は低く、直射日光を避けて保管することを推奨します。廃棄処理は専門...

885520-84-36-chloro-4-methyl-1H...
化合物よくある質問

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドについて「に適用される法規ガイドラインは何ですか」

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドのCAS番号は207974-08-1です。この化合物はGHS分類で毒性物質と有害な反応物質として分類されます...

207974-08-1[2-Fluoro-4-(trifluo...
化合物よくある質問

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸はどのように保存すればよいですか?

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸は、室温で暗所に保管し、乾燥した環境で保存することを推奨します。容器は密閉性の...

19811-64-44-Nitrophenyl N-[(be...
化合物よくある質問

イソデスロラタドリンの代替品はありますか?

イソデスロラタドリンの代替品としては、デスロラタドリンや他の抗ヒスタミン薬が挙げられます。具体的には、デスロラタドリン、ラセカミド、フェルタドリンなどが、症状や...

183198-49-4Iso Desloratadine
化合物よくある質問

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐はどのように合成されますか?

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐の一般的な合成方法は、メタノール中で5-メトキシ-1,2,3,4-四ヒュドロイソキシンを塩酸で塩化します。この反応で...

103030-69-95-Methoxy-1,2,3,4-te...
化合物よくある質問

4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸についての法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号6471-78-9の4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸は、GHS分類では corrosive(腐食性)と識別されます。EUのREAC...

6471-78-94-Amino-5-Methoxy-2-...
化合物よくある質問

甲基孕酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

甲基孕酮の取り扱いは、PPE(個人保護具)の使用が必要な重要な安全事項を伴います。防塵マスク、ゴーグル、手袋を着用することが推奨されます。ドラフトチャンバーを使...

204063-33-22-[(Diphenylmethyl)a...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。