フラーレン複合材料の太陽電池の性能に対するポリー ((3-ヘキシルチオフェン)) 地域規則性の影響

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• ポリマーサイエンスの科学
• オーガニック・エレクトロニクス

背景:

• ポリマー・フルレンの複合材料は,有機太陽電池の鍵です.
• ポリマー領域の規則性は,形態学と性能に影響する.
• 地域規則性の影響を理解することは,デバイスの最適化に不可欠です.

研究 の 目的:

• ポリ・フラーレンの太陽電池の性能に対するポリ・ヘキシルチオフェンの地域規則性の影響を調査する.
• 地域規則性を熱的安定性および電荷輸送特性と相関させるため.
• 太陽電池における半結晶結合ポリマーの設計原理を確立する.

主な方法:

• 異なる地域における規則性 (86%,90%,96%) を有するポリ・ヘキシルチオフェンの合成と特徴付け.
• これらのポリマーを使用したポリマーフルレンの太陽電池の製造と試験.
• 微分スキャニング熱計 (DSC) を用いた熱安定性の分析.
• 2次元牧草率X線散射 (2D-GIXS) を使用した形態学の調査.
• スペース・チャージ・リミテッド・ストリーム (SCLC) による電荷媒体の移動性の測定.

主要な成果:

• 低レジオレギュラリティのポリマーは,より優れた熱安定性を有するフルレンの複合材料を生み出しました.
• 熱安定性の向上は,ポリマー結晶化の原動力が低下していることと関連しています.
• テストされたすべての地域の規則性は,太陽電池のピーク効率 (~4%) に類似したものを達成しました.
• 荷载体移動性は,すべてのポリマーサンプル (10^-4 cm^2 V^-1 s^-1) で比較可能でした.

結論:

• ポリマー太陽電池での効果的な電荷輸送には,高い地域規則性が不可欠ではありません.
• ポリマー背骨の制御された障害は,結晶化主導の相分離を抑制することができます.
• これは,改良された半結晶結合ポリマー太陽電池の設計戦略を提供します.