Но одним гигантским препятствием, сдерживающим органические фотоэлектрические технологии, была сложность их процессов преобразования энергии, которые включают отдельные процессы образования и переноса заряда.Чтобы обойти эту проблему, группа исследователей из Японии разработала метод определения абсолютного значения эффективности образования заряда. Секрет их метода, как они сообщают в Applied Physics Letters, заключается в сочетании двух типов спектроскопии.Два типа, которые использует команда, — это фотоиндуцированная спектроскопия для определения изменения поглощения после возбуждения фемтосекундными фотоимпульсами и электрохимическая спектроскопия для изучения изменения поглощения из-за инжекции заряда. «Путем качественного анализа спектрального изменения мы можем определить, сколько зарядов производит один фотон — его эффективность формирования заряда», — сказал профессор Ютака Моритомо из Института материаловедения Университета Цукуба.
Насколько это важно? По словам Моритомо, это огромный шаг вперед, и команда также обнаружила, что эффективность образования заряда остается высокой (0,55) даже при низких температурах (80 К).
«Это было чрезвычайно удивительно», — сказал Моритомо, поскольку положительный и отрицательный заряды прочно связаны в органическом фотоэлектрическом устройстве как экситон — связанное состояние электрона и дырки, которые притягиваются друг к другу электростатической кулоновской силой. «Считалось, что образование заряда было слишком трудным без процесса термической активации», — пояснил Моритомо. «Но наша работа показывает, что процесс образования заряда в органическом фотоэлектрическом устройстве является чисто квантово-механическим, и любая теоретическая модель должна объяснять высокую эффективность образования заряда при низких температурах».Работа команды позволит проводить высокопроизводительный скрининг органических материалов для новых органических фотоэлектрических устройств. «К органическим материалам предъявляются несколько требований, в том числе высокая эффективность образования заряда и высокая эффективность переноса заряда, поэтому наш метод можно использовать для быстрого отбора материалов по эффективности образования заряда», — сказал Моритомо.Следующее за командой? «Теперь, когда у нас есть метод определения ключевого физического параметра, эффективности образования заряда, мы исследуем взаимосвязь между ним и наноразмерной структурой органического фотоэлектрического устройства, чтобы прояснить механизм образования заряда», — отметил Моритомо.
Статья «Влияние температуры на эффективность образования носителей в органических фотоэлектрических элементах» написана Ютакой Моритомо, Кохей Йонезава и Такеши Ясуда. Он появится в журнале Applied Physics Letters 19 августа 2014 года.