オーガニックの太陽光発電では,トリプルエクシトン形成による定量バイモレキュラー再結合が行われます
Philip C Y Chow1, Simon Gélinas, Akshay Rao
1Cavendish Laboratory, University of Cambridge , J.J. Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0HE, United Kingdom.
有機太陽光発電 (OPV) の性能は,トリプルエクシトン形成によって制限されています. ODTのような溶媒添加物は,効率を向上させながらも,トリプルリコンビネーションを増加させ,OPV開発における重要な課題を強調しています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- フォトヴォルタイク (光伏) について
- オーガニック・エレクトロニクス
背景:
- 有機太陽光発電 (OPV) は,二分子再結合により三重エクシトンが形成されるため,効率の低下に苦しんでいます.
- これらのトリプルエキシトンは非放射性分解により,OPV装置の内部量子効率 (IQE) を制限する.
- ナノスケール形態の制御は,充電ダイナミクスとデバイスの性能を最適化するために不可欠です.
研究 の 目的:
- 溶媒添加物1,8-オクタンエディチオール (ODT) が,特定のOPVシステムにおけるトリプレートダイナミクスと電荷再結合に与える影響を調査する.
- ODTによって誘発される形態学的変化が内部量子効率 (IQE) と再結合経路にどのように影響するか理解する.
- 改善された形状とOPVのトリプル形成の間のトレードオフを明らかにする.
主な方法:
- 時間解像度光学スペクトルスコピーは,エキソンと電荷キャリアのダイナミクスを監視するために使用されました.
- この研究は,ドナーポリマーとフルレン受容体 ([6,6]-フェニル-C71-バトリル酸メチルエステル) の混合物に焦点を当てた.
- 形質は,溶媒添加物1,8-オクタンエディチオール (ODT) を使用して制御され,未処理のサンプルと比較されました.
主要な成果:
- ODTなしでは,OPVシステムは48%のIQEを示し,16%の興奮が二分子三重形成によって衰退しました.
- ODT治療は結晶性とキャリアの移動性を高め,IQEを65%まで上昇させた.
- しかし,ODTはまた,二分子三重体の形成を大幅に増加させ,すべての電荷再結合 (35%の電荷) を占めた.
結論:
- ODTによる形態学的改善は,OPV IQEを高めますが,トリプルリコンビネーションの損失を悪化させます.
- OPVでは,電荷の移動性と非放射性崩壊経路の間の重要なトレードオフがあります.
- 三重体の形成を緩和し,有機光伏装置の効率を最大化するために,さらなる戦略が必要である.
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