液体結晶小分子ドナーを含む厚い活性層によって機能する高性能テルナリー有機太陽電池

科学分野:

• オーガニックの電子機器
• 太陽光発電
• 材料科学

背景:

• オーガニック・ソーラー・セル (OSC) は,バイナリ・システムと比較して,より広い光吸収率を提供します.
• 現在の三元的なOSCは,しばしば薄いアクティブ層 (約. 100nm),光の収集を制限し,ロールツーロール製造のためのスケーラビリティを妨げます.
• 効率的なOSCには,活性層の形態と電荷輸送の改善が不可欠です.

研究 の 目的:

• 三重 OSC の効率とアクティブ層の厚さを高める.
• PTB7-Th:PC71BMシステムにネマティック液晶小分子 (BTR) を組み込む効果を調査する.
• 形質を改善し,輸送料金を請求し,潜在的なロールツーロール生産のための三元OSCの再結合を減らす.

主な方法:

• ベンゾジチオフェン・テルチオフェン・ロダニン (BTR) と混合したPTB7-Th:PC71BMバイナリシステムを用いた三元有機太陽電池の製造.
• π-π スタッキング距離,コヘレンスの長さ,ドメインの純度を含むブレンドフィルム形態の特徴.
• 効率,電荷分離,電荷輸送,再結合のダイナミクスを評価するための装置の性能試験.

主要な成果:

• 11.40%の電力変換効率を持つ高効率の OSC が達成されました.
• BTRの追加により,ブレンドフィルムの形状が改善され,π-πスタッキング距離が減少し,コヒーレンス長さが拡大され,ドメインの純度が向上しました.
• 充電分離の強化,より速い充電輸送,および二分子再結合の減少が観察され,より厚い活性層で効率的な性能を可能にしました.

結論:

• BTRのような高結晶性小分子ドナーを組み込むことは,三次元のOSCで電荷輸送を強化するための効果的な戦略です.
• 改良された形状と充電輸送特性により,活性層の厚さが増加し,これらの装置はスケーラブルなロールツーロール生産に適しています.
• この研究は,現在の三元的なOSCにおける薄い活性層の限界を克服するための実行可能なアプローチを示しています.