効率的な有機太陽電池のための大きな介電常数と高静電電位数を持つ広帯域受容器

科学分野:

• 材料科学
• 有機太陽光発電
• 半導体物理学

背景:

• 低帯域ギャップの材料は,有機光伏 (OPV) の電力変換効率 (PCE) を高めています.
• 室内のアプリケーションとタンデム細胞のための広帯域非フルレン受容体 (WBG-NFAs) の開発はOPVの進歩に遅れをとっている.
• 効率的なWBG-NFAsはOPVアプリケーションの拡大に不可欠です.

研究 の 目的:

• OPVの性能を向上させるために新しいWBG-NFAsを設計し,合成する.
• 新しいNFA,特にTIDC-Clの性質を調査し,充電生成とデバイスの効率を向上させる.
• TIDC-Clの可能性を,単一結合およびタンドムOPV装置で探求する.

主な方法:

• ITCCの最適化により,ITCC-ClとTIDC-Clという2つの新しい非フルレン受容体の化学合成.
• 合成されたNFAの電子的および光学的性質の特徴.
• ドナー材料 (PB2) と混合した合成NFAを用いた有機光伏装置の製造と試験.
• 標準 (AM 1.5G) と室内 (500 ルックス,2700 K LED) の照明条件下での性能評価
• TIDC-Clを組み込んだタンデムOPV細胞の製造と試験,理論的シミュレーションによるサポート.

主要な成果:

• TIDC-Clは,ITCCとITCC-Clと比較して,より広いバンドギャップとより高い静電電位を示した.
• PB2と混合したTIDC-Clは,フィルムの中で最も高い介電常数を達成し,効率的な電荷生成を促進しました.
• シングルジャンクションのPB2:TIDC-Cl細胞は,AM 1.5G下で13. 8%の高いPCEと78. 2%の優れた充填因子に達しました.
• PB2:TIDC-Clシステムは,室内の照明条件 (500ルックス,2700K LED) でPCEの27.1%を達成しました.
• TIDC-Clを使用したタンデムOPV細胞は20.0%の優れたPCEを示した.

結論:

• 設計されたTIDC-Clは,高性能OPVのための有望なWBG-NFAです.
• TIDC-Clは,標準および室内のOPVアプリケーションの両方で効率的な充電生成と高いPCEを可能にします.
• 20.0%PCEのタンデムセルを成功裏に製造することは,先進的なOPVアーキテクチャにおけるTIDC-Clの可能性を強調しています.