効率的なフルレンのない全小分子有機太陽電池のための新しい広帯域ギャップドナー
Liyan Yang1,2, Shaoqing Zhang1,3, Chang He1,2
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 14, 2017
まとめ
新しい有機小分子であるDRTB-Tは,非フルレンの小分子有機太陽電池で9.08%の電力変換効率を達成しました. この画期的な発見は 高性能な有機太陽電池の 量身設計と形態制御の可能性を 強調しています
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- オーガニック・ソーラー・セル (OSC) は,柔軟性や製造コストが低いため,従来の太陽光発電の有望な代替品です.
- 非フルレン小型有機太陽電池 (NFSM-OSC) は,フルレンベースの受容体の限界を克服することを目的として,重要な研究分野として浮上しています.
研究 の 目的:
- NFSM-OSCでドナー材料として使用するための新しい有機小分子,DRTB-Tの設計と合成.
- DRTB-Tと非フルレンの受容体 (IC-C6IDT-IC) を含むNFSM-OSCの性能を調査する.
- 溶媒蒸気アニリング (SVA) による形態制御が装置の性能に与える影響を調べる.
主な方法:
- トライアルキルチエニルで置換されたベンゾディオフェン核を備えた有機小分子DRTB-Tの合成.
- ドナーとしてDRTB-Tと受容体としてIC-C6IDT-ICを使用したNFSM-OSCの製造.
- 溶媒蒸気アニリング (SVA) を使用したアクティブ層形態の最適化.
主要な成果:
- DRTB-Tは,2.0 eVの広帯域ギャップ (Egopt) と -5.51 eVの低い最も高い分子軌道 (HOMO) を示しています.
- DRTB-Tで製造されたNFSM-OSCは,9.08%の記録的な電力変換効率 (PCE) を達成しました.
- 装置は0.98Vの高いオープン回路電圧 (Voc) を示した.これはよくマッチしたドナーと受容器のペアと最適化された形態に起因する.
結論:
- DRTB-Tのようなワイドバンドギャップ (WBG) ドナーの分子設計は,低バンドギャップ (LBG) ノンフルレンの受容体との効率的なドナー-受容体ペアの作成に不可欠です.
- SVAなどのテクニックによる微妙な形態学的制御は,NFSM-OSCのパフォーマンスを大幅に高めます.
- 達成されたPCE記録は,将来の高性能エネルギーアプリケーションのためのNFSM-OSCの大きな可能性を強調しています.
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