ポリマー-フルレンの混合性:高性能有機太陽電池のための新しい材料をスクリーニングするためのメトリック

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
• フォトヴォルタイクス (光伏) は,太陽光発電

背景:

• ポリマーバルクヘテロ結合 (BHJ) 太陽電池は,電子提供ポリマーと電子受容フルレンに依存しています.
• 電力変換効率 (PCE) の向上には,しばしば合成ポリマーの設計が含まれます.
• 別の戦略は,混合性を調整するためにフルレンの構造を修正することです.

研究 の 目的:

• フルレレン構造が,ポリ・ヘキシルセレノフェン (P3HS) との混合性に与える影響を調査する.
• ポリマー・フルレンの混合性と微細構造と太陽電池の性能を相関させるため.
• BHJの太陽電池におけるフルレレンの合理的な設計アプローチを確立する.

主な方法:

• P3HSと様々な1,4-フルレンの添加物でモデルバイレイヤー構造物の製造.
• 動的二次イオン質量スペクトロメトリ (DSIMS) を使用したポリマー-フルレン混合性の測定.
• 高角環状ダークフィールドスキャニングトランスミッション電子顕微鏡 (HAADF-STEM) を用いた微細構造分析.
• P3HSの製造と特徴:フルレンBHJ太陽電池.

主要な成果:

• ポリマー-フルレンの混合性は,フルレンの構造を変化させることでうまく調整されました.
• ドメインサイズと相分離を含む微細構造は,混合性と直接関連していました.
• 充電集積効率の向上とPCEは,最適化された混合性を有するBHJ太陽電池で観察されました.
• デバイス全体の性能と相関する異なるドメインの体積分.

結論:

• フラーレンの構造は,BHJ太陽電池におけるポリマー-フラーレンの混合性を制御するための重要なパラメータです.
• 調節混合性は,アクティブ層の形態を最適化し,PCEを強化するための実行可能な経路を提供します.
• この研究は,効率的な有機太陽光発電のための新しいフルレンの開発のための合理的な設計戦略を提供します.