フーランを含む低帯域ギャップポリマーのサイドチェーンチューナビリティは,効率的な太陽電池の構造順序を制御します

Alan T Yiu¹, Pierre M Beaujuge, Olivia P Lee

¹Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley, California 94720, USA.

Journal of the American Chemical Society

|December 24, 2011

まとめ

線形サイドチェーンを持つ結合ポリマーは,有機太陽電池の溶解性とナノ構造の秩序を改善します. これにより,電荷輸送が強化され,大量ヘテロジュンクション装置の電力変換効率が向上します.

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
ポリマー化学のポリマー化学について

背景:

結合ポリマーの溶液処理能力は,有機電子工学にとって極めて重要です.
アルキル置換剤は,伝統的に溶解性と電荷輸送のバランスをとり,しばしばトレードオフを生み出します.
PDPP2FTポリマーのフラン置換は溶解性を高め,より短いサイドチェーンを可能にします.

研究の目的:

線形アルキル側鎖がPDPP2FTポリマーのナノ構造秩序に与える影響を調査する.
薄膜形態学とデバイスの性能を改善するための線形サイドチェーンの可能性を実証する.
結合ポリマーにおけるサイドチェーン構造と π-π スタッキングの関係を探求する.

主な方法:

異なるサイドチェーンアーキテクチャを持つPDPP2FTポリマーの合成と特徴付け.
大量ヘテロ結合有機太陽電池の製造と試験.
薄膜のナノ構造特性の分析は,X線散射などの技術を用いて行われます.

主要な成果:

線形アルキル側鎖は,PDPP2FT薄膜における強化されたナノ構造的秩序を促進する.
π-π スタッキング距離の短縮と π-π スタッキングとラメラ間隔の相関長さの増加が観察されました.
線形サイドチェーンを使用した有機太陽電池は,電力変換効率の大幅な増加を示した.

結論:

線形アルキル側鎖は,結合ポリマーにおける溶解性とナノ構造的秩序の両方を改善するのに有効です.
サイドチェーンのアーキテクチャを最適化することで,溶解性を隔離するコンテンツトレードオフを克服する実行可能な戦略を提供します.
このアプローチは,大量ヘテロジャンクション有機太陽電池の性能を大幅に向上させます.

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