粗粒度溶媒蒸発シミュレーションによる原子解像度の大量ヘテロジャンクション形態
Riccardo Alessandri, Jaakko J Uusitalo, Alex H de Vries
1Ghent Quantum Chemistry Group, Department of Inorganic and Physical Chemistry, Ghent University , Krijgslaan 281 (S3), B-9000 Gent, Belgium.
Journal of the American Chemical Society
|February 18, 2017
まとめ
科学者は大量ヘテロジュンクション有機太陽電池の形状を予測する新しいシミュレーション方法を開発しました. このアプローチは,有機太陽電池やその他の柔らかい物質装置の効率的な材料の設計に役立ちます.
科学分野:
- 材料科学
- コンピュータ化学
- 再生可能エネルギー
背景:
- 大量ヘテロジャンクション (BHJ) 有機太陽電池の形状を最適化することは,高効率化に不可欠です.
- 新しいドナーと受容体の混合物の形状を予測することは大きな課題です.
- 既存の方法は,スケール,化学的詳細,および高通量スクリーニングの実験的関連性をバランスさせるのに苦労しています.
研究 の 目的:
- 原子分解BHJ形状を生成するための新しい計算方法の提案.
- 有機太陽電池のための新しい材料の合理的な設計を可能にする.
- 最適なデバイス性能のために,材料の組み合わせの高通量スクリーニングを容易にする.
主な方法:
- 溶液処理中の大規模形態学的組織をモデル化するために,粗粒度 (CG) 分子動力学シミュレーションを使用した.
- 直接的な材料設計のために化学的特異性を保持するCGモデルを使用しています.
- 先進的な計算のために完全に原子的な詳細を取得するためにバックマッピングを実行します.
主要な成果:
- 実験データと一致する,ポリ・ヘキシル・チオフェン (P3HT) -フェニル・C61-バチル酸メチルエステル (PCBM) の混合物の形態を成功裏に予測した.
- 乾燥速度,P3HT分子量,熱冷却の影響を調査し,実験結果と一致する傾向を観察した.
- BHJ形態の最適化のためのパラメータ空間を減らす方法の能力を実証した.
結論:
- 提案されたシミュレーション方法論は,BHJの形状を正確に予測し,材料設計を導く.
- このアプローチは,有機太陽電池以外の様々な溶液処理ソフトマターデバイスの最適化に適用できます.
- 高性能な有機電子材料の開発サイクルを早める
