高効率の有機太陽電池の端末群最適化戦略と組み合わせたセレニウム置換による二重非対称受容体の準備

科学分野:

• 材料科学
• オーガニック電子
• 太陽光発電

背景:

• 有機太陽電池 (OSC) で高電力変換効率 (PCE) を達成するには,オープン回路電圧 (V_OC) とショート回路電流密度 (J_SC) を同時に改善する必要があります.
• 光伏材料の分子設計は,OSCの性能の限界を克服するために不可欠です.

研究 の 目的:

• OSCの性能を向上させるための新しい二重非対称受容器の設計と調査.
• 二重非対称の受容器と単対称の受容器の光伏特性を比較する.
• 電荷輸送とエネルギー損失に対する 分子非対称性のシネージ効果を探求する.

主な方法:

• 二重非対称受容体 (A-SSe-TCF,A-SSe-LSF) と一対称受容体 (A-SSe-4F) の合成
• PM6と混合したこれらの受容器を用いた有機太陽電池装置の製造と特徴付け
• 混合形態,スペクトル吸収,二極モメント,および電荷再結合ダイナミクスの調査.

主要な成果:

• 二重非対称の受容体は,より広いスペクトル吸収とより大きな二極 моментの違いを示し,J_SCを高め,エネルギー損失 (E_loss) を減少させた.
• PM6:A-SSe-TCF混合物は,相分離と垂直分布を含む優れた形態を示し,PCEは18.53%であった.
• 三元装置 (PM6:L8-BO:A-SSe-TCF) は,V_OCの損失なしに,E_{損失の減少により,PCEの19.73%を達成しました.}

結論:

• バックボーンと端末群の同時非対称的な調節は,高性能OSC材料の設計のための効果的な戦略です.
• 二重非対称受容体は電荷抽出を改善し,非放射性再結合を抑制し,より高いV_OCとJ_SCにつながります.
• この研究は,有機太陽電池における PCEの進歩のための新しい分子設計の洞察を提供します.