深い吸収性ポルフィリン小分子は,非常に低いエネルギー損失で高性能な有機太陽電池のためのものです

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

背景:

• 有機太陽電池 (OSC) は,低コストで柔軟なエネルギー発電の可能性を秘めています.
• 高電力変換効率 (PCE) と低エネルギー損失を達成することは,OSCの商用化にとって極めて重要です.
• 小分子有機太陽電池 (SMOSC) は,定義された構造と調節可能な特性により魅力的です.

研究 の 目的:

• 高性能の大量ヘテロ結合 (BHJ) 有機太陽電池のための新しい小分子,DPEZnP-TEHを設計し,合成する.
• 新しい材料の光電子特性とエネルギー損失メカニズムを調査する.
• BHJの太陽電池の性能を最適化し,フィルムの形状を理解するために.

主な方法:

• ポルフィリン核とダイケトピロロピロロール単位を備えたDPPEZnP-TEH分子の合成.
• DPPEZnP-TEHをドナー材料として使用したBHJ有機太陽電池の製造と特徴付け.
• 詳細な形態学的研究は,牧場発生X線 difraktion (GIXRD),共振軟X線散射 (RSoXS),および伝送電子顕微鏡 (TEM) を用いて行われました.

主要な成果:

• DPPEZnP-TEHは低エネルギー帯のギャップ (1.37 eV) と907nmまでの幅広い光吸収を示しています.
• SMOSCで記録的な低エネルギー損失0.59 eVの0.78Vのオープン回路電圧を達成しました.
• 最適化されたBHJ太陽電池は,最大電力変換効率 (PCE) が8.08%で,外部量子効率 (EQE) は65%で,短路電流 (Jsc) は16.76mA/cmでした.

結論:

• DPPEZnP-TEHは,エネルギー損失を最小限に抑え,高効率のBHJ有機太陽電池のための有望な材料です.
• 達成された低エネルギー損失 (<0.6 eV) は,SMOSCにとって重要な進歩を表しています.
• 形態学的調査は,デバイスのパフォーマンスを向上させるためのフィルム構造の最適化に関する洞察を提供します.