中国科学院寧波材料技術工学研究所（NIMTE）のGe Ziyi教授率いる研究グループは、大きな双極子モーメントを持つ2つの自己組織化分子（SAM）を開発し、それらを正孔輸送層として採用した（HTL) をバイナリ有機太陽電池 (OSC) に組み込むことにより、最大 19.70% という記録的な電力変換効率 (PCE) を備えた高効率で安定したバイナリ OSC を実現します。

彼らの作品は、アンゲヴァンテ ケミー インターナショナル エディション。

OSC は、軽量、優れた機械的柔軟性、および半透明性という利点により、有機電子デバイスの分野で大きな注目を集めています。新材料の開発と製造プロセスの最適化により、OSC の PCE は 19% を超えて急速に向上しました。

高効率 OSC に広く使用されている正孔輸送材料である PEDOT:PSS は、その親水性と強酸性により OSC に比較的低い安定性を与えます。したがって、従来の OSC で効率と安定性のバランスを達成することは依然として課題です。

この問題に対処するために、研究者らは、非対称骨格を持つ 2 つの非対称 SAM、つまり BrCz と BrBACz を設計および合成しました。2 つの SAM は、それぞれ PM6:Y6、PM6:eC9、PM6:L8-BO、および D18:eC9 のよく知られたシステムに基づくバイナリ OSC の HTL として機能しました。

従来の PEDOT:PSS 制御 OSC と比較して、BrCz 制御および BrBACz 制御 OSC は、より高い透過率、より深い仕事関数、より低い表面エネルギーを示し、その結果、正孔抽出の強化、正孔移動度の増加、界面抵抗の減少、キャリア再結合の減少が実現されました。。

BrBACz ベースの OSC は、29.20 mA cm2 という驚異的な電流密度で 19.70% という記録的な高い PCE を達成しました。^-2回路電圧は 0.856 V で、これはバイナリ OSC に関してこれまでに報告されている最高値です。

暴露されると周囲の空気(湿度 40 ± 5%)、1,036 時間の連続照明により、BrBACz 制御デバイスは初期効率の最大 95.0% を維持できます。これは、従来の OSC にとって最高の空気安定性です。

さらに、BrBACz 制御デバイスは、PM6:Y6、PM6:L8-BO、D18:eC9 などの他のよく知られたバイナリ システムでも顕著な役割を果たしており、その優れた汎用性が実証されています。

この研究は、合理的な分子構造設計を通じて、高効率で安定した OSC の将来の開発と応用に光を当てる可能性があります。