ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ディチオフェン-チエノ[3,4-c]ピロロール-4,6-ダイオンのポリマーの線形横鎖は,自己組み立てと太陽電池の性能を直接制御する

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,太陽光発電の

背景:

• π結合ポリマーの溶解性サイドチェーンは,薄膜装置の自己組み立てと性能に影響します.
• サイドチェーン構造がポリマーの性質に与える影響を予測することは,依然として困難です.

研究 の 目的:

• 大量ヘテロジャンクション (BHJ) ソーラーセル用のポリ・ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ディチオフェン-チエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ダイオン) (PBDTTPD) ポリマーにおける線形対枝状サイドチェーンの役割を調査する.
• ポリマーの自己組み立てとバックボーン・オリエンテーションと太陽電池の効率を相関させるため.

主な方法:

• 異なるサイドチェーン構造 (線形と枝分かれ) を有するPBDTTPDポリマーを合成し,特徴づけました.
• これらのポリマーとPC71BMを受容体として使用したBHJ製の太陽電池.
• 分析された薄膜形態学とポリマー方向性.

主要な成果:

• 枝分かれしたサイドチェーンをBDTモチーフの線形チェーンに置き換えることで,自己組み立てとバックボンの方向性が大きく変化し,太陽電池の効率が著しく低下しました.
• 枝分かれしたBDTモチーフでは,線形TPDモチーフのアリファティック炭素数を制御することで,材料の性能が向上しました.
• BHJデバイスのPBDTTPDポリマーで8.5%の電力変換効率と0.97Vのオープン回路電圧を達成しました.

結論:

• 線形サイドチェーンは,自己組み立てと方向性の変更により,BHJ太陽電池のPBDTTPDポリマー性能に悪影響を及ぼします.
• 特にTPDモチーフにおける,最適化された枝状サイドチェーン構造は,高性能PBDTTPDポリマーにとって極めて重要です.
• PBDTTPDポリマーは,タンデム太陽電池における高帯域ギャップ細胞の効率的なドナーとして有望であることが示されています.