研究者らが有機太陽電池をターボ充電できる分子を発表

研究者らは有機太陽電池をターボチャージできる分子を発表

by 西望理子

清華、日本 (SPX) 28 年 2024 月 XNUMX 日

6月3日にNano Research誌に掲載された画期的な研究で、研究チームはプロペラのように設計された革新的な分子XNUMXPNINを発表し、有機太陽電池（OSC）の効率を大幅に向上させることが期待されている。この進歩は、再生可能エネルギー分野、特に OSC の開発と応用において極めて重要な変化を示す可能性があります。

OSC は、従来のシリコンベースの太陽電池と比較して、軽量で柔軟性があり、潜在的にコスト効率の高い製造が可能であることで知られています。 OSC はその利点にもかかわらず、特に陰極界面材料 (CIM) の分野で課題に直面しています。 CIM は、OSC のカソードと活性層間の効率的な電荷移動にとって極めて重要であり、セルの電力変換効率 (PCE) に直接影響します。これまで、CIM の進化は遅れており、OSC の進歩の可能性を最大限に引き出すことが妨げられてきました。

この研究は、同じ分子式を共有しますが、末端キャップされた基の配置が異なる 3 つのプロペラ型異性体、3PNIN と XNUMXONIN の導入に焦点を当てています。この構造の変化により、明確な分子間相互作用が可能になり、CIM の機能、ひいては OSC の太陽光発電性能に大きな影響を与えます。

この研究の主著者であるMinghua Huang教授は、現代の再生可能エネルギー情勢におけるOSCの重要性を強調した。 Huang 氏は次のように述べています。「OSC は、その優美なアーキテクチャ、半透明、コスト効率の高い製造、およびスケーラブルな印刷アセンブリを特徴として注目を集めており、柔軟なウェアラブル技術を推進する新時代の到来を告げています。」 3PNIN と 3ONIN の出現は、OSC の長年にわたる効率性の課題に対処する上での大きな進歩を表しています。

テストの結果、3 つの化合物はその構成により CIM の機能に大きく異なる効果を及ぼすことが明らかになりました。 3PNIN は、分子構造がより平面的であるため、エンドキャップされた基が 3ONIN に比べて平らになるため、電子の移動度や伝導性が向上します。この構造上の利点により、17.73PNIN で処理された OSC デバイスは 16.82% の PCE を達成し、3ONIN 処理されたデバイスで達成された XNUMX% を上回りました。

この研究の意義は、OSC 効率の即時向上を超えて広がります。 3PNIN は、熱的に安定したデバイスの作成を約束するだけでなく、OSC 技術のさらなる改良への扉を開き、再生可能エネルギー源の利用しやすさと効率を向上させる可能性があります。このような進歩は、再生可能エネルギーと有機エレクトロニクスのより広範な状況に大きな影響を与える可能性があります。

この研究の背後にある共同作業には、中国海洋大学材料科学工学部の Hao Liu、Jilei Jiang、Shuixing Dai、Xianbiao Hou、Minghua Huang が関与しました。 Liangmin Yu 氏、海洋科学技術パイロット国立研究所の海洋腐食と保護のためのオープンスタジオから。山東大学フロンティア・学際科学研究所材料創造・エネルギー変換科学センターのXu Zhang氏とKe Gao氏。中国科学院青島機能性膜材料および膜技術重点研究所のHeqing Jiang氏。

この研究は、OSC の効率を高めるための有望な経路を提供するだけでなく、再生可能エネルギー技術の進歩における分子構造の重要な役割も強調します。

調査報告書：効率的な有機太陽電池用のカソード界面材料のプロペラ形状のNI異性体

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