유기 물질이 고체 상태로 될 때 막의 밀한 정도와 방향성에서 약간의 변화가 엄청한 특성 차이로 나타나는데 이는 유기 물질의 복잡한 본성에 기원한다.
도너와 업셉터의 이상적인 에너지 offset있으며 최대로 가능한 Voc은 도너의 HOMO 준위와 업셉터의 LUMO 준위의 차이다.
포톤이 도너나 업셉터에 의해 흡수되면 그 결과로 생성된 엑시톤은 도너/업셉터 계면에서 전자와 홀로 분리될 때 ∆H 또는 ∆L 과 같은 에너지의 양을 잃을 것이다. 하지만 이 값은 0이 될 수 없는데 왜냐면 이 값이 전하 분리를 위한 구동력이기 때문이다.
경험적으로 엑시톤 분리를 시키기 위해 ~0.3 eV 이면 충분하다. 만약 이 값이 더 작으면 엑시톤은 바닥 상태로 붕괴되려는 경향이 있다. 또한 초과 에너지는 모두 소멸되고 Voc에 기여하지 않는다.
Jsc의 최대값은 자유 캐리어의 수송과 전극에 의해 그들이 뽑아내지는 효율에 달려 있다. 이는 소자, 재료 그리고 공정과 고 에너지 포톤의 밴드 에지로의 이완에 의한 특성이 결합되어 나타난다.
따라서 Voc는 제어할 수 있는 물질 특성에 직접적으로 관련된 하나의 변수이다. 즉 유기 물질의 이온화 포텐셜과 전자 친화도는 합성적으로 조정가능하다.
참고: modern plastic solar cells: materials, mechanisms and modeling, Ryan C. Chiechi, et al, Materials Today-Volume 16, Numbers 7/8* July/August 2013.
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