三线态激子对的高效分离助力单结太阳能电池突破学术资讯

来源：中国科学杂志社

原标题：三线态激子对的高效分离助力单结太阳能电池突破Shockley-Queisser极限

首都师范大学付红兵教授团队在戊搭烯衍生物的研究中，实现了分子内激子裂分过程中三线态激子对的高效分离。

单线态激子裂分是（SF）被认为能够使单节太阳能电池效率突破Shockley-Queisser极限。在传统材料中，SF的发生依赖于‘分子间’的电子耦合作用，因此极易受到难以调控的薄膜形貌和分子结构堆积的影响。分子内的SF是将相关的电子耦合设计在一个分子内，其性质只依赖于结构本身，显著地降低了分子所处周围环境的影响。三线态激子对1(TT)作为SF的过渡态对最终的SF效率有着决定性的影响。然而，1(TT)是一种束缚态，尤其是对于分子内SF来说，其较高的束缚能使两个三线态激子缠绕在一个分子中，限制了光伏器件中对三线态激子能量的利用。怎样将分子内SF过程中产生的1(TT)有效地分离成自由的能够被利用的三线态激子一直是一个重大的挑战。

最近，首都师范大学付红兵教授团队深入研究了戊搭烯体系内1(TT)的演变过程，通过用不同取代基对分子骨架进行修饰，调节了固体中分子间的堆积距离和滑移距离。有趣的是，在多晶薄膜中由于近平面分子骨架的紧密堆积，一个1(TT)几乎能够100%的分离成两个独立的三线态激子，1(TT)的分离并未受到分子间变化的电子耦合作用的影响。

这些结果证明了未来从分子内SF材料中提取三线态激子能量的可行性，为应用到本体异质结太阳能电池中提供了有利的指导。

该研究结果近日在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。点击左下角“阅读原文”可查阅全文：

Liu Y, Wu Y, Wang L, Wang L, Yao J, Fu H. Efficient triplet pair separation from intramolecular singlet fission in dibenzopentalene derivatives. Sci. China Chem., 2019, DOI：10.1007/s11426-019-9482-y.

来源：scichina1950 中国科学杂志社

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