フッ化コポリマーPCPDTBTは,オープン回路の電圧が強化され,高効率のポリマー太陽電池のための再結合が減少しています

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:

• 大量ヘテロジャンクション太陽電池は,再生可能エネルギーにとって極めて重要です.
• 低帯域ギャップポリマーは,効率的な太陽電池の重要なコンポーネントです.
• 充電生成と再結合を理解することは,パフォーマンスの最適化に不可欠です.

研究 の 目的:

• 太陽電池の性能を向上させるための新型フッ化コポリマー (F-PCPDTBT) を導入する.
• ポリマーの集積とデバイスの特性に対するフッ素化の影響を調査する.
• 荷载体生成と再結合ダイナミクスのフィールド依存性を分析する.

主な方法:

• 新型フッ化コポリマー (F-PCPDTBT) の合成と特徴付け.
• F-PCPDTBTとPC(70) BMを使用した大量ヘテロ結合太陽電池の製造と試験.
• 形態学的研究のための光学スペクトロスコピーとエネルギー解像度伝送電子顕微鏡.
• 時間遅延の集積場と,電荷の動態分析のための線形的に増加する電圧による電荷抽出.

主要な成果:

• F-PCPDTBTは,PCPDTBTと比較して,より高い電力変換効率を示しています.
• フッ素化により,ポリマーのHOMOレベルが低下し,オープン回路の電圧が0.7Vを超えてしまう.
• F-PCPDTBTは,より強い集積を示し,最適な性能のために少数の添加物を必要とします.
• ゲミナートの減少と非ゲミナートの再結合の3倍減少が観察されました.
• 最適化されたF-PCPDTBT混合物は,6.16%のエネルギー変換効率 (14 mA/cm) を達成しました.

結論:

• 新型フッ化コポリマー (F-PCPDTBT) は,電荷再結合を最小限に抑えることで,太陽電池の効率を大幅に高めています.
• ゲミナートと非ゲミナートの再結合の減少と好ましい集積は,優れたデバイス性能に貢献します.
• F-PCPDTBTの高性能と低帯域差は,高効率のポリマーベースのタンデム太陽電池の有望な材料となっています.