寧波材料大学の葛子怡教授率いる研究グループ テクノロジー 中国科学院の工学部は、ゲストコンポーネントを最適化して非放射電圧損失を最小限に抑え、高効率の三元有機太陽電池（OSC）を実現するための重要な戦略を提案しました。
この作品が掲載されたのは、 先端材料.
OSC は、軽量、機械的柔軟性、透明性に優れているため、有機電子デバイスの分野で大きな注目を集めています。ゲスト コンポーネントをホスト バイナリ システムに導入する 3 値戦略は、優れた電力変換効率 (PCE) を備えた OSC を実現する最も効果的かつ簡単な方法の 1 つであると考えられています。
バイナリ ホスト システム用にさまざまな効率的なゲスト コンポーネントが開発されていますが、デバイスの効率を向上させるゲスト コンポーネントの有効性を予測する効果的な方法はまだありません。
研究者らは、密度汎関数理論の計算を使用して、異なる静電ポテンシャル (ESP) 分布を持つ 1 つの非対称非フラーレン アクセプター (ANF)、すなわち ANF-2、ANF-3、および ANF-XNUMX を設計および合成しました。
これら 18 つの ANF は、D3:NXNUMX のよく知られたホスト システムでゲスト アクセプターとして使用されました。次に、ゲスト成分の導入が太陽光発電特性に及ぼす影響を注意深く調査しました。
実験結果は、ゲストアクセプターとホストシステムの間の大きな ESP 差が強い分子間相互作用と 2 つの分子の高い混和性につながり、ブレンド膜の発光効率とエレクトロルミネセンス量子収率 (EQE) を向上させることを示しました。EL) により、3 値 OSC の電圧損失が軽減されます。
ANF-1およびANF-2ベースの三元膜と比較して、ANF-3ベースの三元膜はゲストアクセプタとホストアクセプタの間のより大きなESP差を示し、したがってより高くよりバランスのとれた移動度、およびより小さい相分離サイズを示しました。より効果的な電荷輸送に貢献します。
その結果、D18:N3:ANF-3 三元 OSC は、18.93 eV の低い電圧損失で 0.236% という最高の PCE を達成しました。
この研究は、三元 OSC の開路電圧をさらに改善するための高効率ゲスト アクセプタを設計するための重要なガイドラインを提供します。つまり、ゲスト アクセプタとホスト アクセプタ間の ESP 差を増加します。
さらに、この規則は他の報告されている高効率三元 OSC でも検証されており、その優れた一般性が実証されています。
この研究は、PCE が 20% を超える単接合 OSC の設計と開発に光を当てる可能性があります。