単一コンポーネントポリマー太陽電池における高量子効率に向けた線形脊髄を持つ"ダブルケーブル"結合ポリマー
Guitao Feng1,2, Junyu Li3, Fallon J M Colberts4
1Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, P. R. China.
ナノフェーズ分離を最適化した新しい"ダブルケーブル"結合ポリマーは,高効率の単一成分ポリマー太陽電池で,最大4.18%の電力変換効率を達成します.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- シングルコンポーネントのポリマー太陽電池は シンプルなデバイスアーキテクチャを提供します.
- 高い性能を達成するには 効率的な電荷生成と輸送が必要です
- ナノスケールでのドナー-受容体形態のコントロールは 極めて重要です
研究 の 目的:
- 効率的な単一コンポーネントポリマー太陽電池のための新しい"ダブルケーブル"結合ポリマーを開発する.
- デバイスの性能に最適化されたナノフェーズ分離の影響を調査する.
- ポリマー構造と電荷輸送特性との関係を調べる
主な方法:
- ポリ・ベンゾディオフェン (BDT) とペリレン・ビシミド (PBI) ユニットを含む"二重ケーブル"結合ポリマーの合成.
- 硫黄とフッ素の置換剤を用いたチューニングエネルギーレベルと結晶度.
- 単一コンポーネントの有機太陽電池の製造と特性
主要な成果:
- ナノフェーズ分離の最適化により,最大80%の高い内部量子効率を達成した.
- 単一コンポーネントの有機太陽電池では,最大4.18%の電力変換効率が実証されています.
- チェーン間の電荷輸送に有利な"向き"の方向性を観察した.
結論:
- "ダブルケーブル"の設計は,ドナーと受容体の間のナノフェーズ分離を効果的に生み出します.
- ナノフェーズ分離の最適化により エクシトンの解離と電荷輸送が強化されます
- この設計戦略は,高性能の単一コンポーネントの有機太陽電池にとって非常に有望なものです.
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