効率的太陽電池用のビチオフェンイミド-ジチエノシロール/ジチエノゲルモール共重合体: 構造-特性-デバイス性能相関からの情報およびチエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ジオン類似体との比較

GUO Xugang; ZHOU Nanjia; LOU Sylvia J.; HENNEK Jonathan W.; ORTIZ Rocio Ponce; ORTIZ Rocio Ponce; BUTLER Melanie R.; BOUDREAULT Pierre-Luc T.; STRZALKA Joseph; MORIN Pierre-Olivier; LECLERC Mario; NAVARRETE Juan T. Lopez; RATNER Mark A.; CHEN Lin X.; CHANG Robert P. H.; FACCHETTI Antonio; FACCHETTI Antonio; MARKS Tobin J.

文献

J-GLOBAL ID：201202247537849935 整理番号：12A1712428

効率的太陽電池用のビチオフェンイミド-ジチエノシロール/ジチエノゲルモール共重合体: 構造-特性-デバイス性能相関からの情報およびチエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ジオン類似体との比較

Bithiopheneimide-Dithienosilole/Dithienogermole Copolymers for Efficient Solar Cells: Information from Structure-Property-Device Performance Correlations and Comparison to Thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione Analogues

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資料名：
巻： 134 号： 44 ページ： 18427-18439 発行年： 2012年11月07日
JST資料番号： C0254A ISSN： 0002-7863 CODEN： JACSAT 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

斬新な構築ブロックからの高分子半導体の合理的な作製は,高分子太陽電池(PSC)開発にきわめて重大である。ここでは,バルクヘテロ接合(BHJ)PSCs用の,一連の新規ビチオフェンイミド系ドナー-アクセプタ共重合体を報告する。ビチオフェンイミドの電子不足性は,ポリマバンドギャップを圧縮し,HOMOsを低下させた(電力変換効率(PCE)を最大にするために不可欠)。ジチオフェン橋のR₂Si→R₂Geへの進行はバンドギャップに最小限影響したが,HOMOエネルギーを実質的に変えた。さらにまた,イミドN-置換基の変化は,共重合体の光電気的性質にほとんど影響を及ぼさなかったが,その可溶性および微細構造には大いに影響を及ぼした。また,かすり入射大角X線散乱(GIWAXS)で枝分れN-アルキル置換基が線形N-アルキル置換基と比較して,ポリマπ-π間隔を増やすこと,および,ジチエノシロール系PBTISiシリーズがジチウノゲルモール系PBTIGe類似体より,より秩序化された充填を持つことが示された。さらに,チエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ジオン(TPD)-ジチエノシロール共重合体PTPDSiから,構造-特性-デバイス性能相関に対する更なる洞察が得られた。DFT計算と光学分光学から,TPD系ポリマーが分子内(チエニル)S...O(カルボニル)相互作用により,より大きなサブユニット-サブユニット共面性を達成することが示され,そして,GIWAXSではPBTISi-C8が低いラメラ秩序を持つが,TPD系類似体より,より近接したπ-π間隔を持つことが示された。ドナーとしてビチオフェンイミド系ポリマーを,アクセプタとしてPC₇₁BMを使った逆BHJ太陽電池では,PCEsが最高6.41%でV_oc>0.80Vの有望なデバイス性能が得られた。類似した電池では,TPD類似体が6.83%の強化されたPCEで,0.08V高いV_ocを示した。これは主により高いイミド基密度によって誘導される低位HOMOに起因していた。

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高分子固体の物理的性質 , 太陽電池

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