有機太陽電池における高結晶性非フラーレンアクセプターの融合戦略により、電流と電圧が同時に向上

科学分野:

• 材料科学
• 有機エレクトロニクス
• 光起電力

背景:

• 有機太陽電池（OSC）は有望ですが、光活性材料の分子パッキングの最適化における課題により、性能の限界に直面しています。
• ADA’−D−Aアクセプターは3Dネットワークパッキングを通じて効率を向上させますが、望ましくない過剰凝集なしに結晶性を高める方法は限られています。

研究 の 目的:

• 分子パッキングを最適化し、OSCの結晶性を高めるように設計された新しい非フラーレンアクセプター（NFA）、BrTh-2Clを導入すること。
• 特定の末端基を使用した分子融合戦略がOSC性能に与える影響を調査すること。

主な方法:

• 臭素化チオフェンユニットと塩素化フェニル基を統合することにより、新しいNFA、BrTh-2Clを合成しました。
• OSC製造のために、D18-Cl：L8-BOホストブレンドにBrTh-2Clを組み込みました。
• フィルム順序、電子移動度、および光学特性を分析しました。

主要な成果:

• BrTh-2Clは、変調された分子パッキング、強化されたフィルム順序、および改善された電子移動度を示しました。
• 新しいNFAは、L8-BO光収集を補完する青方偏移吸収を示しました。
• BrTh-2Clを組み込んだOSCは、19.03%から増加した20.82%（認定20.34%）の電力変換効率（PCE）を達成しました。

結論:

• 分子融合戦略は、NFAにおける分子パッキングを効果的に洗練し、過剰凝集を抑制します。
• BrTh-2Clは、電流と電圧パラメータを改善することによりOSC性能を向上させ、より高いPCEにつながります。
• このアプローチは、高性能有機太陽電池技術を進歩させるための実行可能な経路を提供します。