ポリマー:非フルレンの受容器の有機太陽電池の材料エネルギーと電荷移転状態の寿命を相関させる
Yifan Dong1, Hyojung Cha2, Helen L Bristow3
1Department of Chemistry and Centre for Processable Electronics, Imperial College London, London, W12 0BZ, United Kingdom.
Journal of the American Chemical Society
|April 23, 2021
まとめ
エクシトン状態と電荷転送状態 (CT) のオフセットを最小限に抑えることで,有機太陽電池のエネルギー損失を減らすことで,CT状態の寿命が短縮されます. この発見は,ポリマー:非フルレンの受容器の電力変換効率を高めるために極めて重要です.
科学分野:
- 材料科学
- 太陽光発電
- オーガニック電子
背景:
- 有機太陽電池 (OSC) は再生可能エネルギー技術として有望です
- ポリマー:非フルレン受容体 (NFA) の混合物におけるエネルギー損失を最小限に抑えることは,電力変換効率の改善の鍵です.
- エクシトン状態と電荷移転状態 (CT) の間のエネルギーオフセットは,エネルギー損失 (Eg/q - VOC) に著しく影響する.
研究 の 目的:
- ポリマー:NFA混合物におけるエネルギー損失と電荷移転 (CT) 状態の寿命との関係を調査する.
- 低帯域ギャップOSCにおけるエネルギー損失の基礎となる光物理学的メカニズムを理解する.
- OSCのパフォーマンスをさらに向上させるための戦略を特定する.
主な方法:
- CT状態の寿命を測定するために,一時的吸収スペクトロスコーピーを用いた.
- 異なるエネルギーオフセットを持つ一連のポリマー:NFAの混合物を研究した.
- CT状態ダイナミクスのエネルギーギャップ依存性の分析
主要な成果:
- CT状態の寿命は,逆のエネルギーギャップ法に依存していることが判明しました.
- エネルギー損失の減少はCT状態の寿命の減少と相関する
- 観察された行動は,CT状態とシングレットエクシトンの間の混合の増加に起因する.
結論:
- エクシトン状態とCT状態の間の最小限のエネルギーオフセットを達成すると,エネルギー損失が減るが,CT状態の寿命が短縮される.
- CT状態とシングレットエクシトンの間のハイブリッド化の増加は,より速い腐敗経路に貢献する.
- OSCの効率を向上させるには,エクシトンとCT状態の寿命を最適化することが不可欠です.
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