《先進(jìn)材料》發(fā)表馬海波副教授研究新進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-11 16:52:03學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院學(xué)校：南京大學(xué)
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??? 基于共軛分子的有機(jī)太陽能電池由于具有可塑性強(qiáng)、來源廣泛、易大量加工等優(yōu)點(diǎn)在一些特殊設(shè)備上有著重要的用途。雖然此領(lǐng)域研究工作開展已近30年，國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)于其光電轉(zhuǎn)換機(jī)制仍沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的定性解釋一般認(rèn)為光照之后首先在電子給體形成束縛的空穴－電子對(duì)，也就是通常所說的激子，然后此激子遷移到電子給體/受體界面發(fā)生分子間電荷轉(zhuǎn)移得到電荷轉(zhuǎn)移態(tài)，并進(jìn)一步發(fā)生電荷分離直至形成電荷分離態(tài)。這種定性描述很難解釋電子和空穴如何克服1eV左右的束縛能發(fā)生自發(fā)分離，因此近年來多個(gè)研究組提出了“熱”激子、長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移等多種新機(jī)制來解釋有機(jī)太陽能電池中的高效電荷分離，但仍未達(dá)成共識(shí)。
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??? 馬海波副教授和英國(guó)華威大學(xué)Alessandro Troisi教授合作，采用馬海波副教授研究組 近年發(fā)展的從頭算重整化激子方法（ J. Chem. Phys.2012, 136, 024113； J. Phys. Chem. A2013, 117, 3655）對(duì)不同尺寸的有機(jī)給體/受體分子聚集體進(jìn)行了電子結(jié)構(gòu)計(jì)算。他們的計(jì)算第一次實(shí)現(xiàn)了對(duì)如此大的分子聚集體的激發(fā)態(tài)電子結(jié)構(gòu)的精確從頭算表征，并第一次發(fā)現(xiàn)：光照可在給體/受體界面直接產(chǎn)生長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)，無需經(jīng)過激子的內(nèi)轉(zhuǎn)換過程。這為理解有機(jī)太陽能電池的高效光電轉(zhuǎn)化過程提供了重要新觀點(diǎn)。進(jìn)一步的分析表明：長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的振子強(qiáng)度主要來源于其與近程電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的量子相干以及與激子態(tài)的量子共振。該結(jié)果已在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）在線發(fā)表：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402294/abstract。 ? ??? 該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部973計(jì)劃以及歐洲研究委員會(huì)的資助。
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