コントロールされた結合骨幹の回転により,オープン回路の電圧が増加し,同時に,ポリ (ヘキシルチオフェン) デリバティブの短路電流が高くなります
Sangwon Ko1, Eric T Hoke, Laxman Pandey
1Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305, United States.
Journal of the American Chemical Society
|March 6, 2012
まとめ
有機太陽電池における結合ポリマー背骨の回転は,ポリマーのイオン化可能性を高めることで,オープン回路の電圧を高めます. この分子設計は,性能を維持しながら電圧を上昇させ,効率的な有機電子機器のための新しい道を開く.
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,太陽光発電の
背景:
- 平面的な背骨を持つ結合ポリマーは,有機電子機器で一般的です.
- ねじれたポリマーバックボンは,太陽電池のオープン回路の電圧を増やすことができますが,電流を減少させることがあります.
- 骨幹の回転を制御することは,有機太陽電池の性能を最適化するための鍵です.
研究 の 目的:
- ポリマー:フルレーン・バルク・ヘテロジャンクション (BHJ) の太陽電池性能に対するバックボーン・トウィッシングの影響を体系的に調査する.
- サイドチェーンに影響を与える化学変化が,ポリマーの骨格の回転とデバイスの特徴にどのように影響するか理解する.
- 有機太陽電池におけるオープン回路電圧の強化のための分子設計戦略を探求する.
主な方法:
- サイドチェーンの配置を通じて脊髄の回転を制御するために,ポリ・ヘキシルチオフェンの化学改変.
- 歪んだオリゴチオフェンの幾何学,電子,光学特性を分析するための密度関数理論 (DFT) 計算.
- 牧草発生X線散射 (GIXS) により,薄膜包装構造を研究する.
- ポリマーの製造と特徴:フルレンBHJ太陽電池.
主要な成果:
- 背骨の回転が増加すると,ポリマーのイオン化ポテンシャルが増加したため,より高いオープン回路電圧 (Voc) と電荷移転状態エネルギーが生じました.
- ショート回路電流 (Jsc) は,より大きな光学ギャップと穴の移動性が低下したため,回転が増加するにつれて減少しました.
- ポリ・3,4-ジエキシル-2,2':5',2''-テルチオフェン (PDHTT) の中程度のトウィストは,ポリ・3,4-ジエキシル-2,2':5',2''-テルチオフェン (P3HT) に比べて19%のVoc強化 (0.735V) をもたらしました.
- PDHTTベースの太陽電池は,同様のJsc,充填因子,および穴の移動性を維持し,冷却なしで4.2%の電力変換効率を達成しました.
結論:
- 制御されたバックボーン回転は,有機太陽電池のオープン回路電圧を高めるための効果的な分子設計戦略です.
- このアプローチは,Vocを増加させながら,短路電流のような重要な性能指標を保持することを可能にします.
- この発見は,標的型ポリマーバックボーン改変を通じて,より効率的な有機光伏装置を開発するための実行可能な方法を示しています.
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