効率的な正規単体およびタンデム有機太陽電池のための大きなバンドギャップの結合コポリマーの開発

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:

• 結合コポリマーは,有機太陽電池に不可欠です.
• ポリマーバックボーン構造のチューニングは,電子特性とデバイスの性能に影響します.
• フッ素と硫黄の組み込みは,充電輸送とエネルギーレベルを向上させることができます.

研究 の 目的:

• 新しい結合コポリマー (PBDTFBZOとPBDTFBZS) を合成し,特徴づけること.
• ポリマーの特性に対するダイアルキルトイオールとフッ素置換物の影響を調査する.
• これらのコポリマーの性能を単体およびタンデムポリマー太陽電池で評価する.

主な方法:

• ダイアキルチオールで置換されたベンゾ[1,2-b:4,5-b']ディチオフェンドナーとモノフッ素ベンゾトリアゾール受容体ブロックの合成.
• コポリマーバンドギャップ,HOMO,およびLUMOのエネルギーレベルの特徴.
• PBDTFBZOとPBDTFBZSを使用した単結合およびタンデムポリマー太陽電池の製造および試験.

主要な成果:

• 合成コポリマーには大きなバンドギャップと深いHOMO/LUMOレベルがあります.
• デバイスは,オープンサーキット電圧 (Voc),ショートサーキット電流 (Jsc) および充填率 (FF) を改善しました.
• シングルデバイスは7.74%のパワー変換効率 (PCE) を達成し,タンデムデバイスは9.40%のPCEを達成しました.

結論:

• ダイアルキルトイオールとフッ素の組み込みは,エネルギーレベルを効果的に調節し,太陽電池の性能を向上させます.
• PBDTFBZOとPBDTFBZSは,効率的なポリマードナー材料としての可能性を証明しています.
• これらの材料は,広域ポリマー太陽電池の開発に有望である.