有機太陽電池のための2つの構造的に類似したポーフィリンから成る有機固体溶液

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:

• 有機太陽電池 (OSC) は,効率的な充電生成のためにドナーと受容器の材料に依存しています.
• テトラベンゾポルフィリン (BP) と二塩素アセナフト[q]トリベンゾ[b,g,l]ポルフィリン (CABP) は,OSCの応用の可能性のある有機半導体です.
• 有機半導体の固体形態の制御は,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:

• BPとCABPの固体溶液の形成と性質を調査する.
• このBP:CABP固体溶液を用いた有機太陽電池の性能を評価する.
• 固体溶液が電荷载体分離とデバイス効率に与える影響を理解する.

主な方法:

• フルレンのマトリックス内のBPとCABPの75:25の混合物からなる固体溶液の生成.
• 合成された固体溶液を用いた平面ヘテロ結合有機太陽電池の製造.
• 電力変換効率 (PCE) とショート回路電流密度 (Jsc) を含むデバイスの性能の特徴.

主要な成果:

• BP:CABP固体溶液は,個々のコンポーネントと比較してユニークな構造および光電子特性を示した.
• 固体溶液を組み込んだOSCは,原始BPとCABPのデバイスよりもそれぞれ16%と300%高いPCEを達成しました.
• 強化されたPCEは,ドナー/アクセプターインターフェイスでの電荷キャリア分離の改善の結果,Jscの増加に起因し,おそらくは,固体溶液における最適化されたエネルギーレベルと電子結合によるものです.

結論:

• フラーレンマトリックスでBPとCABPの固体溶液を形成することは,OSCのパフォーマンスを向上させるための効果的な戦略です.
• このアプローチは,有機半導体の性質の物理的および化学的調節のための簡単な方法を提供します.
• 結果は,高効率の有機太陽電池の開発のための固体ソリューションの可能性を強調しています.