精巧な分子設計とデバイスの最適化により,高電力変換効率を持つ真空埋蔵小分子有機太陽電池
Yi-Hong Chen1, Li-Yen Lin, Chih-Wei Lu
1Department of Materials Science and Engineering, National Tsing Hua University, Hsin Chu 30013, Taiwan.
Journal of the American Chemical Society
|July 27, 2012
まとめ
3つの新しいドナー分子が有機太陽電池のために合成され,6.6%の電力変換効率を達成しました. 分子設計とデバイスの最適化により,小分子有機太陽電池の性能が向上しました.
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:
- 小分子有機太陽電池 (SMOSC) は,再生可能エネルギーにとって有望である.
- SMOSCのパフォーマンスのためには,効率的なドナー材料の開発が不可欠です.
- オーダーメイドの分子は,電子特性を最適化するための機会を提供します.
研究 の 目的:
- SMOSCのための新しいドナー材料の設計と合成を行う.
- これらの新しい分子の構造-性質の関係を調査する.
- 分子工学と製造調整を通じてデバイスのパフォーマンスを最適化します.
主な方法:
- 3つのドナー-受容体-受容体分子 (DPDCTB, DPDCPB, DTDCPB) の収束合成である.
- 構造分析のための単結晶X線結晶学.
- 光物理,電気化学,エネルギーレベルの調査.
- 真空埋蔵ハイブリッド平面混合ヘテロジュンクション装置の製造と特徴付け.
主要な成果:
- 3つの新しいドナー分子を合成し,特徴づけることに成功した.
- 光物理学的および電気化学的行動に影響を与える明確な構造-性質の関係を確立した.
- ドナーとしてDTDCPB,受容体としてC(70) を使用した最適化されたデバイスは,6.6 ± 0.2% (最高6.8%) のパワー変換効率 (PCE) を達成しました.
- オープン回路の電圧 (Voc) は 0.93 ± 0.02 V,ショート回路の電流密度 (Jsc) は 13.48 ± 0.27 mA/cm) と満たす因数 (FF) は 0.53 ± 0.02 と達成しました.
結論:
- 設計されたドナー-受容体-受容体分子は,高性能のSMOSCの潜在能力を示しています.
- 分子構造工学は,光電圧と光電流のバランスをとるのに有効です.
- 最適化されたデバイス製造は,新しいドナー材料の潜在能力を完全に実現するために不可欠です.
