形状制御のためのフッ素アルキル基近赤外線受容器 高効率の有機太陽電池

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) は低コストで柔軟なエネルギー発電の可能性を秘めています.
• 大量ヘテロジャンクション (BHJ) 層の形状を最適化することは,効率的な電荷生成と輸送に不可欠です.
• 小分子受容体はBHJの形態とデバイスの性能において重要な役割を果たします.

研究 の 目的:

• 新しいA-DA'D-A小分子受容体 Y18-F9を設計し合成する.
• Y18-F9がBHJ形状と三元有機太陽電池の性能に与える影響を調査する.
• 添加物のないOSCで高電力変換効率 (PCE) を達成する.

主な方法:

• Y18-F9小分子受容体の合成
• D18:L8-BO:Y18-F9 活性層を用いた三元有機太陽電池の製造
• ナノスケールの繊維ネットワーク形成と垂直相分離を含むBHJ形態の特徴.
• 電流密度-電圧 (J-V) 測定を含むデバイスの性能テスト.

主要な成果:

• Y18-F9のフッ素アルキル側鎖は,ナノスケールの繊維ネットワークに自己組み立てを促進します.
• Y18-F9の低い表面エネルギーは,BHJにおける好ましい垂直相分離を促進する.
• 分子パッキングの強化,電荷の輸送と収集の改善,再結合損失の減少が観察されました.
• 添加物のないD18:L8-BO:Y18-F9の三元OSCは,PCEが19.31%,Jscが27.27mAcm−2で,FFが79.7%に達した.

結論:

• Y18-F9はOSCにおけるBHJ形態の最適化のための効果的な小分子受容体である.
• フロオアルキルのサイドチェーンによるシナギスティック効果により,優れたデバイス性能が得られます.
• この研究は,高効率の有機太陽電池を開発するための有望な戦略を示しています.