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Incoherent Pathways of Charge Separation in Organic and Hybrid Solar Cells
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b01873 Alexander Grupp 1 , Philipp Ehrenreich 1 , Julian Kalb 1 , Arne Budweg 1 , Lukas Schmidt-Mende 1 , Daniele Brida 1
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-09-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b01873 Alexander Grupp 1 , Philipp Ehrenreich 1 , Julian Kalb 1 , Arne Budweg 1 , Lukas Schmidt-Mende 1 , Daniele Brida 1
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In this work, we investigate the exciton dissociation dynamics occurring at the donor:acceptor interface in organic and hybrid blends employed in the realization of photovoltaic cells. Fundamental differences in the charge separation process are studied with the organic semiconductor polymer poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and either [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) or titanium dioxide (TiO2) acting as the acceptor. By using ultrafast broad-band transient absorption spectroscopy with few-fs temporal resolution, we observe that in both cases the incoherent formation of free charges dominates the charge generation process. From the optical response of the polymer and by tracking the excited-state absorption, we extract pivotal similarities in the incoherent energy pathways that follow the impulsive excitation. On time scales shorter than 200 fs, we observe that the two acceptors display similar dynamics in the exciton delocalization. Significant differences arise only on longer time scales with only an impact on the overall photocarrier generation efficiency.
中文翻译：
有机和混合太阳能电池中电荷分离的非相干途径
在这项工作中，我们研究了在实现光伏电池中使用的有机和杂化共混物中，在施主：受主界面处发生的激子解离动力学。用有机半导体聚合物聚（3-己基噻吩）（P3HT）和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）或二氧化钛（TiO 2）研究了电荷分离过程中的根本差异）充当接受者。通过使用具有几fs时间分辨率的超快速宽带瞬态吸收光谱，我们观察到在两种情况下，自由电荷的不连贯形成在电荷产生过程中占主导地位。从聚合物的光学响应中，并通过跟踪激发态的吸收，我们提取了跟随脉冲激发的非相干能量路径中的关键相似点。在小于200 fs的时间尺度上，我们观察到两个受体在激子离域过程中显示出相似的动力学。仅在更长的时间尺度上才出现显着差异，而这仅对总体光载流子产生效率产生影响。
更新日期：2017-09-25
中文翻译：
有机和混合太阳能电池中电荷分离的非相干途径
在这项工作中，我们研究了在实现光伏电池中使用的有机和杂化共混物中，在施主：受主界面处发生的激子解离动力学。用有机半导体聚合物聚（3-己基噻吩）（P3HT）和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）或二氧化钛（TiO 2）研究了电荷分离过程中的根本差异）充当接受者。通过使用具有几fs时间分辨率的超快速宽带瞬态吸收光谱，我们观察到在两种情况下，自由电荷的不连贯形成在电荷产生过程中占主导地位。从聚合物的光学响应中，并通过跟踪激发态的吸收，我们提取了跟随脉冲激发的非相干能量路径中的关键相似点。在小于200 fs的时间尺度上，我们观察到两个受体在激子离域过程中显示出相似的动力学。仅在更长的时间尺度上才出现显着差异，而这仅对总体光载流子产生效率产生影响。
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