溶融リング電子受容フィルムにおける高刺激拡散係数

科学分野:

• 材料科学
• オーガニック電子
• 太陽光発電

背景:

• 有機光伏 (OPV) 細胞は,限られたエクシトンの拡散長さのために,通常,ナノ構造の大量ヘテロ結合を必要とします.
• しかしこのナノ構造は 効率的な電荷収集を妨害し デバイスの全体的な性能を低下させる可能性があります

研究 の 目的:

• ドナー材料と混合された新しい融合リング電子受容体でのエキストン拡散ダイナミクスを調査する.
• 強化されたエキストン拡散が従来のOPV形態の限界を克服し,性能を改善できるかどうかを判断する.

主な方法:

• エクシトン拡散を定量化するために,温度依存の超高速エクシトン破壊測定を用いた.
• 有機フィルムにおけるエクシトン拡散に影響を与える分子および包装因子を分析した.

主要な成果:

• 準活性化のないエクシトンの拡散係数は少なくとも2 × 10−2 cm/sであり,典型的な有機半導体よりも著しく高い.
• 振動エネルギー伝送によるエクシトン拡散を促進する重要な要因として,分子硬さ,平面構造,高染色体密度,低乱れを特定した.
• フラーレンベースの細胞を上回るOPV性能を達成しました.

結論:

• 分子設計による強化された3次元エクシトン拡散は,電荷の分離と輸送を容易にすることでOPVの性能を大幅に改善します.
• ドメイン構造の最適化と再結合の抑制により 充填率が高くなります
• エクシトン拡散のさらなる改善は,OPVにおける大量ヘテロジャンクションアーキテクチャの必要性を否定する可能性がある.