在有机太阳能电池中，自由载流子的光致发光(PL)是表征器件性能的重要工具，但其信号常被未解离激子的发光掩盖。
本研究德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所Uli Würfel等人提出了一种改进的瞬态PL测量方法，能够分别观察外加电压对激子和自由载流子PL的影响。通过研究高效D18:Y6和PM6:Y6有机太阳能电池(能量转换效率分别为16.2%和15.8%)，本文展示了以下成果：1)通过自由载流子PL测定工作条件下的隐含电压，揭示了稳态和瞬态条件下的传输损耗;2)构建了基于PL的电流-隐含电压曲线，显示隐含效率高达18.1%和18.2%;3)结合PL和电致发光测量，估算了最大功率点的光生电流，发现其比短路电流降低了5%;4)探讨了电流降低的可能原因，包括传输限制导致的复合、电极诱导电荷及场依赖的激子解离。该方法为高效有机太阳能电池中的传输和电流损耗诊断提供了新工具。
研究亮点
创新测量方法：通过改进的瞬态PL技术，首次实现了有机太阳能电池中自由载流子与激子PL的分离观测，克服了传统方法的局限性。
高效性能潜力：构建的PL-隐含电压曲线显示器件隐含效率高达18.2%，远超实际测量效率(15.8%-16.2%)，揭示了性能提升的空间。
损耗机制解析：发现光生电流在最大功率点比短路电流低5%，首次明确区分了传输损耗(占2/3)和场依赖电流损耗(占1/3)的贡献。
J. Faisst, M. List, C. Baretzky, A. W. Bett, U. Würfel, Implied Voltage and Current Characterization in Organic Solar Cells using Transient Photoluminescence. Adv. Energy Mater. 2025, 2501348.
https://doi.org/10.1002/aenm.202501348
