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【引言】
有机太阳能电池是富勒烯分子与供体电子(D):受体电子(A)界面形成体相异质结，解离光生成的高结合能的Frenkel激子。近年来，非富勒烯分子作为电子受体产生有效的D:A界面，能够有效地解离激子。在非富勒烯太阳能电池中，D:A界面必须提供一种解离Frenkel激子的强大库仑引力，才能产生光电流。光激发会引起非富勒烯分子内供体电子和受体电子之间的分子内电荷转移，导致有机太阳能电池中D+和A-提供电能分解的高结合能Frenkel激子。研究表明，在非富勒烯本体相异质结中，当D和A之间的能量偏移减小时，激子解离仍然可以有效地发生。在非富勒烯（PM6:Y6）体异质结中，光电流与外部偏压无关。此外，在D:A界面上，可以迅速发生电荷转移。在非富勒烯太阳能电池中，D:A本体相异质结形成时具有有效的内力，使激子解离，解离后的载流子流向各个电极，产生光电流。与此同时，非富勒烯-异质结中的高能紊乱也得到了抑制，降低了光伏损耗。在非富勒烯太阳能电池中，光激发的D:A本体相异质结是相互作用的，以减少由不均匀引起的高能紊乱，实现高效电荷传输，获得高效的光伏效率以及超过16％功率转换效率的有机太阳能电池。
【成果简介】
近日，中国华南理工大学的叶轩立教授以及美国田纳西大学的Bin Hu教授（共同通讯作者）等人发现非富勒烯太阳能电池中的施主：受主界面发生的自激解离，以完全分离电子-空穴对，实现高效的光伏作用。通过原位监测，D:A（PM6:Y6）处的解离与光电流的磁场作用相交，随光激发强度的逐渐增加而增加，一旦非富勒烯Y6分子被光激发，D:A界面的解离变得容易。这是一种增加光照来识别的自激解离现象，用光电流的磁场效应监测该解离。研究发现，在1 MHz下，光激发Y6分子会产生一个偶极极化信号，在PM6:Y6系统中产生光激发体极化。从本质上讲，具有光诱导偶极极化的光激发非富勒烯Y6分子能够在D:A界面完全分离电子-空穴对，在非富勒烯有机太阳能电池中开发高效光伏电池，从而实现自激解离。相关成果以“Self-Stimulated Dissociation in Non-Fullerene Organic Bulk-Heterojunction Solar Cells”发表在Joule上。