纳米左右。
这意味着绝大多数的激子在产生后,只能扩散10纳米的距离,再远的话,好不容易吸收太阳光产生的激子就会复合,重新变为光能或热能损失了。
这就是为什么有机太阳能电池,不能硅基、钙钛矿太阳能电池那样有效层采用平面异质结,而必须要用体异质结的原因。
因为只有形成了双连续的三相共混结构,保证各个相区中都有一个维度的尺度在10纳米的级别,才能确保产生的激子在被拆分和被电极收集前,不会大量复合。
一旦相区的尺度太大,比如超过20纳米,或是像平面异质结的100纳米以上,那么位于中央部分的有效层在吸光后产生的激子,还没来得及扩散到界面,就会因复合而消耗掉,导致有效层的中央区域成为死区,不会对器件效率的提升做出贡献,从而叠加一个?%的效率减成debuff。
同样的,激子平均扩散距离短,也让有机太阳能电池器件不能做几百纳米厚的厚膜,只能制备有效层厚度在100纳米左右的薄膜。
100纳米的薄膜,可能只能吸收大约80%的太阳光,剩下的20%就直接透射损失掉了,如果能把膜做厚,比如做到300、500、800纳米,光吸收可能会达到99%以上,透射损失就可以基本忽略。
100纳米左右的薄膜有效层,再次让有机光伏器件叠加了一个20%左右的效率减成debuff。
几个debuff一同叠加下来,如果在传输层、界面、光反射等地方再损失一些,最终的器件效率就所剩无几……
这就是为啥根据sq限制,单结太阳能电池的光电转换效率的理论极限在30%左右,而有机光伏领域实际上却只有12%左右,实在是拖后腿的地方太多……
不过,这些理论都是基于传统富勒烯体系的,也即只有给体材料吸收太阳光产生激子的体系
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