テトラベンゾポルフィリン前駆体とシリルメチル[60]フルレレンを使用した溶液処理可能な3層のp-i-n有機光伏装置の大量ヘテロジャンクションにおける柱状構造

科学分野:

• オーガニック・エレクトロニクス
• マテリアルサイエンス 材料科学
• フォトボルトイカは,太陽光発電

背景:

• 溶液処理可能な有機材料は,費用対効果の高い太陽電池製造に不可欠です.
• テトラベンゾポルフィリン (BP) とフラーレンの誘導体は,光伏の応用のための有望な有機半導体です.
• 明確に定義された大量ヘテロ結合構造を達成することは,有機太陽電池における電荷分離と輸送を最適化するための鍵です.

研究 の 目的:

• 有機光伏 (OPV) 装置のための新しいソリューション処理可能な製造プロトコルを開発する.
• テトラベンゾポルフィリン (BP) とビス・ディメチルフェニルシリルメチル) [60]フルレレン (SIMEF) 活性層の自己組み立てと形態の調査.
• 開発されたプロトコルを利用した3層のp-i-n OPVデバイスを製造および特徴づけること.

主な方法:

• 溶解性テトラベンゾポルフィリン (BP) の前駆体とビス・ディメチルフェニルシリルメチル) [60]フルレレン (SIMEF) を溶液から合成して加工した.
• 3層のp-i-nデバイスアーキテクチャは,スピンコーティング技術を使用して製造されました.
• 大量ヘテロジャンクション活性層の形態学が分析され,BPの垂直結晶化に焦点を当てました.
• 光伏の性能は,標準的な照明条件下で特徴づけられました.

主要な成果:

• 三層のp-i-n光伏装置のための新しいソリューション処理可能な製造プロトコルが成功裏に確立されました.
• 活性層は,p層から成長した垂直方向の柱状BP結晶で,明確に定義された大量ヘテロジャンクション構造を示した.
• 製造された装置は,5.2%のパワー変換効率 (PCE) を達成しました.
• 装置の重要なパラメータには,0.75Vのオープン回路電圧 (V(OC),10.5mA/cm(2のショート回路電流密度 (J(SC)) および0.65.6の充填系数 (FF) が含まれていました.

結論:

• 開発された溶液処理可能なプロトコルは,有機光伏装置でオーダーされた大量ヘテロジャンクション形態の作成を可能にします.
• テトラベンゾポルフィリンドナー物質の垂直結晶成長は,デバイスの性能に大きく貢献します.
• 達成された5.2%のPCEは,効率的かつスケーラブルな有機太陽電池製造のためのこのアプローチの可能性を実証しています.