Abstract The influence of the 1,2-benzopyrone (BP) and 2,5-diphenyloxazole (PPO, DPO) additives on the formation, separation, motion and recombination of charge carriers in the poly(3-dodecylthiophene):[6,6]-phenyl-C61-butanoic acid methyl ester (P3DDT:PC61BM) organic photovoltaics was investigated by the light-induced electron paramagnetic resonance (LEPR) and NIR-Vis-UV spectroscopy within the wide temperature and photon energy range. These processes were interpreted in the framework of the exchange interaction of spin ensembles differently distributed in bulk heterojunctions of the P3DDT:PC61BM composite. The concentration, composition and dynamics of spin charge carriers were shown to be determined by the modification degree of the sample with small molecules, the energy of the light photons as well as the number, spatial distribution and energetic depth of spin traps formed in the disordered polymer matrix. Electronic functionality of the composite becomes better after its doping with BP and PPO additives up to optimal weight levels of 0.03 and 0.06, respectively. Such modification can improve the morphology/ordering of the composite that increases the number of highly mobile charge carriers due to the release of a part of carriers captured by energetically deep spin traps. This increases an exchange interaction between spin ensembles, reduces the number and depth of electron spin traps that, in turn, prevents the recombination of charge carriers and accelerates the power conversion.

中文翻译：

---

小分子掺杂对 P3DDT:PC61BM 光伏自旋辅助过程的影响

摘要 1,2-苯并吡喃酮（BP）和2,5-二苯基恶唑（PPO、DPO）添加剂对聚（3-十二烷基噻吩）中载流子形成、分离、运动和复合的影响：[6,6 ]-苯基-C61-丁酸甲酯（P3DDT：PC61BM）有机光伏通过光诱导电子顺磁共振（LEPR）和NIR-Vis-UV光谱在宽温度和光子能量范围内进行研究。这些过程在 P3DDT:PC61BM 复合材料的体异质结中不同分布的自旋系综的交换相互作用的框架中进行了解释。自旋电荷载流子的浓度、组成和动力学由样品的小分子改性程度、光子的能量以及数量决定，在无序聚合物基质中形成的自旋陷阱的空间分布和能量深度。在分别掺杂 BP 和 PPO 添加剂达到最佳重量水平 0.03 和 0.06 后，复合材料的电子功能变得更好。由于释放了被能量深自旋陷阱捕获的一部分载流子，这种修饰可以改善复合材料的形态/有序性，从而增加高移动电荷载流子的数量。这增加了自旋系综之间的交换相互作用，减少了电子自旋陷阱的数量和深度，从而防止了电荷载流子的复合并加速了功率转换。在分别掺杂 BP 和 PPO 添加剂达到最佳重量水平 0.03 和 0.06 后，复合材料的电子功能变得更好。由于释放了被能量深自旋陷阱捕获的一部分载流子，这种修饰可以改善复合材料的形态/有序性，从而增加高移动电荷载流子的数量。这增加了自旋系综之间的交换相互作用，减少了电子自旋陷阱的数量和深度，从而防止了电荷载流子的复合并加速了功率转换。在分别掺杂 BP 和 PPO 添加剂达到最佳重量水平 0.03 和 0.06 后，复合材料的电子功能变得更好。由于释放了被能量深自旋陷阱捕获的一部分载流子，这种修饰可以改善复合材料的形态/有序性，从而增加高移动电荷载流子的数量。这增加了自旋系综之间的交换相互作用，减少了电子自旋陷阱的数量和深度，从而防止了电荷载流子的复合并加速了功率转换。