小帯域ギャップ半導体ポリマーで,近赤外線の光応答が高い
Koen H Hendriks1, Weiwei Li, Martijn M Wienk
1Molecular Materials and Nanosystems, Institute for Complex Molecular Systems, Eindhoven University of Technology , P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands.
Journal of the American Chemical Society
|August 8, 2014
まとめ
研究者らは,有機太陽光発電のために,新しい超小帯域差結合ポリマーを開発した. これらの材料は,高効率と近赤外線光反応を達成し,太陽電池技術の進歩をもたらします.
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,太陽光発電です.
背景:
- 結合ポリマーで低光学帯域のギャップを達成することは,効率的な有機光伏 (OPV) のために不可欠です.
- フラーレンなどの電子受容体で高光誘導電荷伝送効率を維持することは,依然として課題です.
- 新しいドナー-受容体ポリマーの開発は,これらの制限を克服するための鍵です.
研究 の 目的:
- OPVのための超小帯域ギャップのドナー-受容体ポリマーを合成し,評価する.
- ポリマーのエネルギーレベルを調節して,光の吸収と電荷の移転を向上させる.
- マルチジャンクションの太陽電池と近赤外線 (NIR) フォト検出器のアプリケーションを探求する.
主な方法:
- ディケトピロロピロロールベースの受容体-ピロロールベースのドナーポリマーの合成.
- 異なるドナー強度による最高占有分子軌道 (HOMO) エネルギーレベルのチューニング.
- フルレンの誘導体と混合した太陽電池の製造と特徴付け.
- 光伏の特性,外部量子効率 (EQE) と光電流の測定.
主要な成果:
- 1.13~1.34 eVの光学バンドギャップを持つ合成ポリマー.
- 太陽電池で2.9〜5.3%の電力変換効率 (PCE) を達成しました.
- 近赤外線 (NIR) 領域で高い光反応を示しており,EQEは1000 nmで50%まで,そして1200 nmまで広がっています.
- 光吸収が最適化され,最大23.0mA cm(-2) の高光電流が得られました.
結論:
- 超小帯域ギャップポリマーは,効率的な有機光伏の有望な経路を提供します.
- これらの材料は,優れたNIR光反応と光伏性能を示しています.
- 開発されたポリマーは,マルチジャンクションの太陽電池やNIR有機光検出器に適しています.
