ナフトホビスタジアゾールベースの半導体ポリマーにおけるフッ素原子の電子特性,オーダーリング構造,および光電性能への影響
Kazuaki Kawashima1,2, Tomohiro Fukuhara3, Yousuke Suda
1Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Hiroshima University , 1-4-1 Kagamiyama, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8527, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|July 23, 2016
まとめ
新しい半導体ポリマーであるPNTz4TF2とPNTz4TF4は,ポリマーベースの太陽電池 (PSC) を強化します. PNTz4TF2は10.5%の電力変換効率を達成し,エネルギー損失を削減し,PSCのパフォーマンスを改善しました.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- 半導体ポリマーは,ポリマーベースの太陽電池 (PSC) の進歩に不可欠です.
- ポリマーの構造を最適化することで デバイスの性能を向上させ エネルギー損失を減らすことができます
- 既存のポリマーは,オープン回路の電圧と全体的な電力変換効率の限界に直面しています.
研究 の 目的:
- 新しい半導体ポリマーであるPNTz4TF2とPNTz4TF4を設計して合成し,PSCの性能を向上させる.
- ポリマー構造,特にフッ素ビチオフェン単位がエネルギーレベルとデバイスの効率に与える影響を調査する.
- 充電ダイナミクスと構造特性をPSCの性能と相関させる.
主な方法:
- 新しいナフト[1,2-c:5,6-c']ビス[1,2,5]チアジアゾール (NTz) ベースのポリマー (PNTz4TF2,PNTz4TF4) の合成.
- 合成されたポリマーを使用して,ポリマーベースの太陽電池 (PSC) の製造と特徴付け.
- ポリマーエネルギーレベル (HOMO),オープン回路電圧,電力変換効率 (PCE) の分析
- ポリマーの構造と順序に関する電荷生成と再結合のダイナミクスの調査.
主要な成果:
- 合成されたポリマーであるPNTz4TF2とPNTz4TF4は,PNTz4Tと比較してより高いHOMOエネルギーレベルを示しています.
- このより深いHOMOレベルは,より高いオープン回路電圧とPSCの光子エネルギー損失を減少させます.
- PNTz4TF4は6.5%の電力変換効率 (PCE) を達成し,PNTz4TF2は10.5%の優れたPCEを示した.
結論:
- 設計された半導体ポリマーは,高性能PSCの大きな可能性を示しています.
- NTzベースのポリマーのフッ素ビチオフェン単位は,デバイスの効率を効果的に高めます.
- ポリマーの設計と構造と性質の関係に関するさらなる研究は,PSCの効率をさらに向上させることができます.
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