Empirical Model of the Charge Carriers’ Photogeneration in Organic Solar Cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A model of the photocurrent generation of charge carriers in blends of donor (D) and acceptor (A)
materials structured on the nanoscale is considered. The absorption of a quantum of light in one of these
materials creates a molecular exciton, which can reach the interface between the D and A phases and form an
interfacial charge transfer (CT) exciton on this interface, which dissociates into an electron-hole pair. The
probabilities of the dissociation of CT excitons into free current carriers are calculated as a function of the
electric field and the thermalization length of the electron-hole pair.

About the authors

L. V. Lukin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: leonid.v.lukin@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Brédas J.-L., Norton J.E., Cornil J., Coropceany V. // Acc. Chem. Res. 2009. V. 42. № 11. P. 1691.
  2. Clarke T.M., Durrant J.R. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 11. P. 6736.
  3. Александрова Е.Л. // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. № 10. С. 1153.
  4. Sosorev A.Yu., Paraschuk D.Yu. // Isr. J. Chem. 2014. V. 54. № 5–6. P. 650.
  5. Sosorev A.Yu., Godovsky D.Yu, Paraschuk D.Yu. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 5. P. 3658.
  6. Vandewal K. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2016. V. 67. P. 113.
  7. Bakulin A.A., Rao A., Pavelyev V.G. et al. // Science. 2012. V. 335. № 6074. P. 1340.
  8. Ohkita H., Cook S., Astuti Y. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2008. V. 130. № 10. P. 3030.
  9. Gélinas S., Rao A., Kumar A. et al. // Science. 2014. V. 343. № 6170. P. 512.
  10. Dimitrov S.D., Bakulin A. A., Nielsen C. B. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2012. V. 134. № 44. P. 18189.
  11. Dimitrov S.D., Durrant J.R. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 1. P. 616.
  12. Shoaee S., Subramaniyan S., Xin H. et al. // Adv. Funct. Mater. 2013. V. 23. № 26. P. 3286.
  13. Wiemer M., Nenashev A.V., Jansson F., Baranovskii S.D. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 99. № 1. 013302; https://doi.org/10.1063/1.3607481
  14. Baranovskii S.D., Wiemer M., Nenashev A.V., Jansson F., Gebhard F. // J. Phys. Chem. Lett. 2012. V. 3. № 9. P. 1214; https://doi.org/10.1021/jz300123k
  15. Tscheuschner S., Bässler H., Huber K., Köhler A. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. № 32. P. 10359; https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.5b05138
  16. Lukin L.V. // Chem. Phys. 2021. V. 551. 111327; https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2021.111327
  17. Wojcik M., Tachiya M. // Chem. Phys. Lett. 2012. V. 537. P. 58.
  18. Servaites J.D., Savoie B.M., Brink J.B, Marks T.J., Ratner M.A. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. № 8. P. 8343.
  19. Hilczer M., Tachiya M. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 14. P. 6808.
  20. Trukhanov V.A., Bruevich V.V., Paraschuk D.Y. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. № 20. 205318.
  21. Onsager L. // Phys. Rev. 1938. V. 54. № 8. P. 554.
  22. Silinsh E.A., Kolesnikov V.A., Muzikante I.J., Balode D.R. // Phys. Stat. Sol. B. 1982. V. 113. № 1. P. 379.
  23. Silinsh E.A., Čápek V. Organic molecular crystals. Interaction, localization and transport phenomena. N.Y.: AIP Press, 1994.
  24. Sano H., Mozumder A. // J. Chem. Phys. 1977. V. 66. № 2. P. 689.
  25. Vithanage D.A., Devižis A., Abramavičius V. et al. // Nat. Commun. 2013. V. 4. Article number 2334.
  26. Melianas A., Pranculis V., Xia Y. et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 9. 1 602 143.
  27. Melianas A., Kemerink M. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 22. 1806004.
  28. Baranovski S.D., Faber T., Hensel F., Thomas P. // J. Non-Cryst. Solids. 1998. V. 227–230. Part 1. P. 158.
  29. Caruso D., Troisi A. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012. V. 109. № 34. P. 13498.
  30. Rice S.A. Diffusion-limited reactions. Amsterdam: Elsevier, 1985.
  31. Hong K.M., Noolandi J. // J. Chem. Phys. 1978. V. 68. № 11. P. 5163.
  32. Hong K.M., Noolandi J. // Ibid. 1978. V. 69. № 11. P. 5026.
  33. Noolandi J., Hong K.M. // Ibid. 1979. V. 70. № 7. P. 3230.
  34. Loi M.A., Toffani S., Muccini M. et al. // Advan. Funct. Mater. 2007. V.17. № 13. P. 2111.
  35. Piliego C., Loi M.A. // J. Mater. Chem. 2012. V.22. № 10. P. 4141.
  36. Seki K., Wojcik M. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 6. P. 3632.
  37. Mauzerall D., Ballard S.G. // Annu. Rev. Phys. Chem. 1982. V. 33. P. 377.
  38. Kobayashi S., Takenobu T., Mori S., Fujiwara A., Iwasa Y. // Sci. Technol. Adv. Materials. 2003. V. 4. № 4. P. 371.
  39. Devižis A., Hertel D., Meerholz K., Gulbinas V., Moser J.-E. // Organic Electronics. 2014. V. 15. № 12. P. 3729.
  40. Mihailetchi V.D., van Duren J.K.J., Blom P.W.M. et al. // Advan. Funct. Mater. 2003. V. 13. № 1. P. 43.
  41. Goliber T.E., Peristein J.H. // J. Chem. Phys. 1984. V. 80. № 9. P. 4162.
  42. Wang Y., Suna A. // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. № 29. P. 5627.
  43. Leng C., Qin H., Si Y., Zhao Y. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 4. P. 1843.
  44. Karsten B.P., Bouwer R.K.M., Hummelen J.C., Williams R.M., Janssen R.A.J. // Photochem. Photobiol. Sci. 2010. V. 9. № 7. P. 1055.
  45. Kawashima Y., Ohkubo K., Fukuzumi S. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. № 31. P. 6737.
  46. Шаулов А.Ю., Владимиров Л.В., Грачев А.В. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 1. С. 75; https://doi.org/10.31857/S0207401X2001015X
  47. Симбирцева Г.В., Пивень Н.П., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 60; https://doi.org/10.31857/S0207401X20120146
  48. Симбирцева Г.В., Пивень Н.П., Бабенко С.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 32; https://doi.org/10.31857/S0207401X22040094
  49. Герасимов Г.Н., Громов В.Ф., Иким М.И., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 65; https://doi.org/10.31857/S0207401X21110030
  50. Terlecki J., Fiutak J. // Intern. J. Radiat. Phys. Chem. 1972. V. 4. № 4. P. 469.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (33KB)
Indexing metadata
3.

Download (138KB)
Indexing metadata
4.

Download (91KB)
Indexing metadata
5.

Download (108KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.В. Лукин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».