ディケトピロロピロロール基コポリマーにおけるホモカップリングの欠陥と,その影響が太陽光発電の性能に及ぼす影響
Koen H Hendriks1, Weiwei Li, Gaël H L Heintges
1Molecular Materials and Nanosystems, Institute for Complex Molecular Systems, Eindhoven University of Technology , P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands.
半導体ポリマーの連鎖内ホモカップリングの欠陥により,太陽電池の性能が低下する. ディチエニル-ディケトピロロピロロール (TDPPT) ベースのポリマーにおけるこれらの欠陥を最小限に抑えることで,電力変換効率が著しく向上します.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- オーガニック・エレクトロニクス
- ポリマー化学のポリマー化学について
背景:
- 交互のプッシュプル半導体ポリマーは,有機電子工学にとって極めて重要です.
- ディケトピロロピロロール (DPP) 基コポリマーは,その光電子特性のために広く研究されています.
- 鎖内ホモカップリングの欠陥は,ポリマーの性能に影響を与える可能性があります.
研究 の 目的:
- PDPPTPTポリマーにおける連鎖内ホモカップリングの欠陥の発生と影響を調査する.
- これらの欠陥が電子特性と太陽電池の性能にどのように影響するかを理解する.
- 欠陥濃度とパワー変換効率を相関させるため.
主な方法:
- パラジアム触媒クロスカップリングポリメリゼーションによる交互のプッシュプル半導体PDPPTPTポリマーの合成.
- UV/VIS/NIR吸収スペクトロスコーピーを用いたホモカップリングされたTDPPT-TDPPTセグメントの識別.
- PDPPTPTを使用した有機太陽電池の製造と特徴付け:PCBMは,異なる欠陥濃度を持つ混合物である.
主要な成果:
- ホモカップリングされたTDPPT-TDPPTセグメントは,吸収スペクトルの低エネルギー肩として識別されました.
- これらの欠陥は,バンドギャップの減少,より高いHOMO,より低いLUMOレベル,および軌道局所化につながる.
- ほぼ欠陥のないPDPPTPTで製造された太陽電池は,電力の変換効率が7.5%に達し,欠陥が5-20%のポリマーでは4.5-5.6%であった.
結論:
- 鎖内ホモカップリングの欠陥は,PDPPTPTベースの有機太陽電池の性能を著しく低下させる.
- これらの欠陥を最小限に抑えることは,高電力変換効率を達成するために非常に重要です.
- この発見は,有機エレクトロニクスのための高性能半導体ポリマーの設計と合成に意味を持つ.
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