エンドヘドラルフルレネスをベースにしたバルクヘテロジャンクション太陽電池でトリプルエクシトン生成
Moritz Liedtke1, Andreas Sperlich, Hannes Kraus
1Experimental Physics VI, Julius-Maximilian University of Würzburg, 97074 Würzburg, Germany. moritz.liedtke@physik.uni-wuerzburg.de
Lu(3) N@C(80) -PCBEHの有機太陽電池は,より高い電圧を示していますが,電流は低いです. これは,弱い光発光解消とトリプルエクシトンによるもので,大量ヘテロジャンクション (BHJ) 装置の光電流を減少させます.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- オーガニック・エレクトロニクス
- フォトボルトイカは,太陽光発電です.
背景:
- オーガニック・バルク・ヘテロジャンクション (BHJ) の太陽電池は,低コストの再生可能エネルギーの可能性を秘めています.
- トリメタリック・ニトリド・エンドヘドラル・フラーレン Lu(3) N@C(80) -PCBEHは,標準PC(61) BM受容器と比較して,より高いオープン回路電圧 (V(OC)) を示しています.
- 短路電流の改善は,これらのBHJ装置における競争力のあるパワー変換効率 (PCE) に至極重要です.
研究 の 目的:
- Lu(3) N@C(80) -PCBEH受容器を用いたBHJの太陽電池におけるJ(SC) を制限する要因を調査する.
- これらの高度なBHJシステムで光生成,電荷キャリア輸送,抽出ダイナミクスを分析します.
- 高いV ((OC)) に関わらず,光電流の減少に起因する根本的なメカニズムを特定する.
主な方法:
- 光学スペクトロスコピーは,光発光の滅を評価する.
- 負荷輸送を評価するための負荷キャリア抽出技術.
- BHJの混合物の形態学的分析.
- エクシトンダイナミクスを検出するためのスピンセンシティブな測定.
主要な成果:
- Lu(3) N@C(80) -PCBEH混合物における2倍弱の光発光抑制が観察されました.
- ポリマー鎖の残留連鎖間エキストンとトリプルエキストンが検出されました.
- これらのトリプルエキシトンは,参照P3HT:PC(61) BM混合物には存在しなかった.
- 主な問題として,電子のトリプル状態への逆転移と低エキシトン解離率を特定した.
結論:
- トリプル状態への電子の逆転は,光電流を大幅に減少させます.
- Lu(3) N@C(80) -PCBEHにおける分子内電荷伝達は,エキシトンの解離効率を低下させる.
- これらの要因は,この高電圧受容器を持つ BHJ ソーラーセルにおける J ((SC)) の減少を集約的に説明します.
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