9.73% 効率 ノンフラーレン 全有機小分子太陽電池 吸収補完ドナーと受容器

科学分野:

• 材料科学
• オーガニック電子
• 太陽光発電

背景:

• ポリマー太陽電池 (PSC) は,n型有機半導体 (n-OS) を受容体として急速に進歩しています.
• 小分子ドナーとn-OS受容体を使用する非フルレンの有機太陽電池 (OSC) は,研究進歩に遅れをとっている.

研究 の 目的:

• 非フルレンのOSCのための新しいD-A構造化中間のバンドギャップ有機小分子ドナー (H11) を合成し評価する.
• P型有機半導体 (p-OSs) の光伏性能に対するチオフェン結合サイドチェーンの影響を調査する.

主な方法:

• H11 (ビチエニルベンゾディオフェンドナー,フローロベンゾトリアゾール受容体) と対照分子H12の合成
• H11をドナーとして,IDICを受容体として使用したすべての小分子OSCの製造と特徴付け.
• ハンセン溶解性パラメータと微分スキャニングカロメトリーなどの技術を使用して,吸収,エネルギーレベル,移動性,膜形態などの材料の性質の分析.

主要な成果:

• H11ドナーとIDIC受容体のすべての小分子OSCで9.73%の電力変換効率 (PCE) を達成した.
• H11は濃度の吸収,低いHOMOエネルギーレベル,より高い穴の移動性,およびH12と比較して二次結晶パッキングを示した.
• H11混合物はより大きな相互作用パラメータ (χ) を示した.

結論:

• フロロロベンゾトリアゾールベースの2D結合p- OSは,非フルレンのOSCのための有望な中等バンドギャップドナーです.
• チオフェン結合のサイドチェーンは,p-OSの光電性能を大幅に高めます.
• 開発されたH11ドナー物質は,非フルレンの小分子OSCにおける最先端のPCEに寄与する.