有機薄膜太陽電池の活性層モルフォロジーを二成分添加剤で制御し、高効率と安定性を達成

科学分野:

• 材料科学
• 有機エレクトロニクス
• 太陽光発電

背景:

• 外部単一添加剤は、活性層のモルフォロジーを制御することにより、高性能有機太陽電池（OSC）にとって重要です。
• モルフォロジーの最適化は、OSCにおける電荷生成と輸送を強化するための鍵です。

研究 の 目的:

• PM6:L8-BOベースの有機太陽電池（OSC）の性能と安定性に対する二成分添加剤（ナフタレン + 1-ヨードナフタレン）の影響を調査すること。
• 有機フォト検出器（OPD）における二成分添加剤の可能性を評価すること。

主な方法:

• ナフタレンと1-ヨードナフタレンからなる二成分添加剤を、OSCのPM6:L8-BO活性層に導入しました。
• 電力変換効率（PCE）、電流密度（Jsc）、フィルファクター（FF）を含むデバイス性能指標を測定しました。
• 長期安定性を環境条件下で評価しました。
• 有機フォト検出器（OPD）を製造し、量子効率、応答性、検出率について特性評価を行いました。

主要な成果:

• 二成分添加剤は、未処理デバイスの17.25%からPCEを18.57%へと大幅に向上させました。
• 性能向上は、溶解性の向上、電荷移動度のバランス、ナノスケールモルフォロジーの最適化によるものとされました。
• OSCは優れた長期安定性を示し、120日間で初期性能の97%を維持しました。
• PM6:L8-BOベースのOPDは、0.62 A/Wの応答性と2.10 × 10^10 Jonesの検出率で高い量子効率を示しました。

結論:

• 二成分添加剤は、有機太陽電池の効率と安定性を同時に向上させるのに効果的です。
• 開発された二成分添加剤戦略は、OSCと有機フォト検出器の両方に有益です。
• このアプローチは、高性能で安定した有機電子デバイスのための有望な経路を提供します。