固体添加物のコンフォーメーションを調節することで,記録的な効率のオーガニックソーラーセルを実現
Congqi Li1, Xiaobin Gu1, Zhihao Chen2
1College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, CAS Key Laboratory of Vacuum Physics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
有機太陽電池 (OSC) を改善するために,2つの新しい揮発性固体添加物 (SAD) が設計されました. 平面SAD2は,OSCで記録的な18.85%の電力変換効率を達成し,Y6のパッキングを強化しました.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- 揮発性固体添加物 (SAD) は,高性能有機太陽電池 (OSC) のフィルム形態調節に不可欠です.
- 太陽光発電の性能に対するSADの正確な構造的な影響は,まだ完全に理解されていません.
研究 の 目的:
- 有機太陽電池の形状と光電性能にSAD形状の影響を調査する.
- 独特の構造特性を有する新しい揮発性SADを設計し合成する.
主な方法:
- 2つのSADの合成:SAD1 (ねじれた形状) とSAD2 (S··O非共性内分子相互作用を持つ平面).
- 分子包装と膜形態の分析のための理論的計算と実験的特徴付け.
- 合成されたSADを用いた単結合バイナリOSCの製造と試験.
主要な成果:
- 平面的なSAD2は,より小さなスペースを占めるため,熱処理後のY6分子のより緊密な結合を効果的に促進しました.
- SAD2で処理されたOSCは,再結合損失の減少,電荷移動のバランスの改善,および穴移転率の向上を示した.
- SAD2で処理されたシングルジャンクションバイナリOSCでは,最高電力変換効率 (PCE) 18.85% (認定18.7%) が達成されました.
結論:
- SADの形状は OSCの形状と光伏性能に大きな影響を与えます.
- 特定の非共性相互作用を持つ平面SADは,OSCのパフォーマンスを最適化するための有望な戦略を提供します.
- この研究は,有機エレクトロニクスにおけるSADの構造-特性関係に関する貴重な洞察を提供します.
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