Учёные НИЯУ МИФИ изучили особенности фотогенерации (образования подвижных электронов и дырок при поглощении квантов света) в органических полупроводниках и описали, как её эффективность меняется от температуры. По их мнению, это поможет создавать более совершённые устройства органической фотовольтаики, в том числе, солнечные батареи. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале «The Journal of Physical Chemistry Letters».
Неупорядоченные органические полупроводники сегодня широко применяются в электронике в составе светодиодов. Учёные активно исследуют возможности их применения в тонкоплёночных транзисторах, фотовольтаике, сенсорах и т. д. Преимущества неупорядоченных органических полупроводников перед другими материалами — гибкость, лёгкость, разнообразие свойств и возможность производства по дешёвой массовой технологии.
В неупорядоченных органических полупроводниках, в связи с малой величиной диэлектрической проницаемости, поглощение фотона приводит к образованию пар, в которых электрон и дырка разделены в пространстве, но связаны кулоновским взаимодействием (т.н. «геминальные пары»). Вероятность полного разделения таких пар определяет эффективность фотогенерации свободных носителей заряда: электронов и дырок. Увеличение эффективности фотогенерации, в свою очередь, очень важно для развития устройств органической фотовольтаики, например солнечных элементов.
Учёные НИЯУ МИФИ разработали аналитическую модель, которая объясняет слабую зависимость вероятности разделения геминальных пар от температуры, в согласии с экспериментом и данными моделирования Монте-Карло.
«Дело в том, что диффузия сильно неравновесных ("горячих") носителей заряда аномально сильна и слабо зависит от температуры на начальном интервале времени после образования пары вследствие энергетического беспорядка. Нам удалось оценить ключевой параметр модели — начальное разделение пары — который зависит от свойств материала. Ранее учёные определяли его лишь методом подгонки под экспериментальные данные», — рассказал профессор Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ, доктор физ.-мат. наук Владимир Никитенко.
По мнению исследователей, результаты работы помогут смоделировать фотогенерацию носителей заряда в органических полупроводниках, чтобы увеличить её эффективность.
Работа поддержана грантом РНФ.
Источник новости: habr.com
