交互に組み立てられた単層は,高効率の有機およびペロブスキート太陽電池の穴の輸送を強化します

科学分野:

• 材料科学
• 太陽光発電
• ナノテクノロジー

背景:

• 自己組み立てモノレイヤ (SAM) は有機およびペロブスキート太陽電池にとって不可欠です.
• SAMのミセル形成はデバイスの性能を阻害する.
• インターフェイスエネルギーとフィルム形態の最適化は高効率の鍵です.

研究 の 目的:

• ミセルの形成を抑制する戦略として,インタースプレスアセンブルモノレイヤー (IAM) を導入し,評価する.
• 太陽電池の性能に対する分散体幹 (NNN,NSN) とサイドチェーンの長さの影響を調査する.
• 有機太陽電池 (OSC) とペロブスキート太陽電池 (PSC) で IAM の性能向上のメカニズムを解明する.

主な方法:

• 分散剤の背骨 (NNN,NSN) とサイドチェーンの異なるIAMの設計と合成
• IAMを組み込んだOSC (PM6:Y6,PM6:L8-BO) とPSCの製造と特徴付け
• 根本的なメカニズムを研究するために,フェムト秒の一時的吸収と時間解像度の光発光スペクトロスコーピーを利用した.

主要な成果:

• IAM戦略は,OSCとPSCの両方で,従来のSAMと比較して,電力変換効率 (PCE) を大幅に改善しました.
• NSNのバックボーンは,そのより大きな二極モメントにより,一般的により高いPCEをもたらしました (例えば,PM6:Y6 OSCでは18.04%,PSCでは25.01%).
• 短サイダーチェーンのIAMは,設計の柔軟性を示す,長サイダーチェーンの変種と比較できる性能を示した.

結論:

• IAMはミセル形成を効果的に抑制し,充電抽出が強化され,再結合が減少し,膜形態が改善されます.
• IAM分子の結合されたバックボーンとサイドチェーンの両方が,パフォーマンスを最適化するために重要です.
• IAMは高性能な有機およびペロブスキート太陽電池の開発に 安定的かつ実用的なアプローチを提供します.