ハロゲン/カルコゲンの置換が,非対称な受容体合金の介電常数に及ぼす影響,逆転有機光伏の効率と安定性を向上させる
Yan-Bo Wang1, Yung-Jing Xue1, Chieh-Ming Hung2
1Department of Applied Chemistry, National Yang Ming Chiao Tung University 1001 University Road Hsinchu 30010 Taiwan yjcheng@nycu.edu.tw.
有機太陽電池でブロムとセレニウムを入れ替えると 介電常数と結晶パッキングが強化されます この分子設計の進歩はデバイスの性能を向上させ,高電力変換効率につながります.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 太陽光発電
背景:
- 非フルレン受容体の介電常数 (εr) は,有機太陽電池 (OSC) の性能に決定的な役割を果たし,エクシトン解離と電荷再結合に影響を与えます.
- アクセプターにおけるブロムの置換は,光学特性,分子パッキング,および介電定数を調節し,性能の向上のための経路を提供します.
研究 の 目的:
- 有機太陽電池における非フルレン受容体の介電定数と性能に対するブロミンとセレニウム置換の影響を調査する.
- 充電分離の改善と再結合の減少のための二重非対称受容合金の可能性を調査する.
主な方法:
- モノブロミン化 (CBrB-Cl) とセレニウム組み込み (CB-Se) の非フルレン受容体の合成と特徴付け
- PM6:CBrB-ClおよびPM6:CBrB-Cl:CB-Se活性層を用いた反転有機太陽電池装置の製造と性能試験
- 介電常数,光学特性,分子包装,電荷分離ダイナミクス,電荷キャリア寿命の分析.
主要な成果:
- モノブロミン化CBrB-Cl受容体は,より高い介電常数 (εr = 3. 92) を示し,17. 69%の効率を達成した.
- 二重非対称受容合金 (CBrB-Cl:CB-Se) は,さらに混合膜の介電常数 (εr = 4.23) を増加させた.
- PM6:CBrB-Cl:CB-Se装置は,電荷分離の強化 (τ上昇 = 0.39 ps),再結合の抑制 (τ崩壊 = 309 ps) を示し,高電力変換効率 (PCE) 18.33%を達成しました.
結論:
- ブロミンとセレニウム置換は非フルレン受容体の介電定数と結晶包装を効果的に強化する.
- ダブル・アシンメトリック・アクセプター合金は,充電ダイナミクスを最適化し,OSC性能を改善するための有望な戦略を提供します.
- この研究は,より高い効率のために有機光伏の分子設計を進めるための貴重な洞察を提供します.
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