地域における高開回路電圧 定期的な狭帯のギャップポリマー太陽電池
Ming Wang1, Hengbin Wang, Takamichi Yokoyama
1Center for Polymers and Organic Solids, ‡Mitsubishi Chemical Center for Advanced Materials, §Departments of Chemistry and Biochemistry, University of California , Santa Barbara, California 93106, United States.
狭いバンドギャップを持つ新しい結合ポリマー,PIPCPが合成されました. その高度に秩序付けられた構造は,有機太陽電池の電力変換効率を大幅に改善し,高いオープン回路電圧を達成しました.
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
- ポリマー化学のポリマー化学について
背景:
- 結合ポリマーは,有機太陽電池にとって極めて重要です.
- 狭帯のギャップポリマーは,効率的な光吸収に不可欠です.
- 分子順序は,デバイスの性能に大きな影響を与えます.
研究 の 目的:
- 地域標準の狭帯間ギャップ結合ポリマー (PIPCP) を設計・合成する.
- 有機太陽電池の性能に対する分子秩序の影響を調査する.
- 大量ヘテロジャンクション装置におけるPIPCPの光伏特性を評価する.
主な方法:
- PIPCPとその地域ランダム対称 (PIPC-RA) の合成.
- PIPCP:PC61BMの混合物を使用した大量ヘテロジャンクション (BHJ) 有機太陽電池の製造.
- 吸収スペクトロスコーピーと放牧インシデンス広角X線微分法 (GIWAXS) を用いた薄膜の特徴化.
- 電力変換効率 (PCE) とオープン回路電圧 (Voc) を含むデバイスの性能評価.
主要な成果:
- PIPCPは,狭い帯のギャップ (例: ~1.5 eV) と高度に秩序付けられた分子構造を示しています.
- レジオレギュラーPIPCPは,レジオランダムPIPCPと比較して,より高いPCEを生産します.
- PIPCPの薄膜は,強化された分子秩序を示しています.
- PIPCP:PC61BMデバイスは,0.86Vの高いオープン回路電圧 (Voc) で~6%のPCEを達成します.
結論:
- PIPCPのレギオレギュラー構造は,薄膜の分子秩序を高める.
- この改善された順序は,有機太陽電池のより高い電力変換効率につながります.
- PIPCPは,ナローバンドギャップポリマーの有望な高開回路電圧を示しており,最小限のエネルギー損失を示しています.
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