Reducering af spændingstab i åbne kredsløb i organiske solceller

Forskere ved Institute for Molecular Science i Japan rapporterer, at organiske solceller (OSC'er) med høj mobilitet og stærkt krystallinsk donor (D) og acceptor (A) materialer var i stand til at reducere et spændingsfald (VOC). Oprindelsen til den høje VOC var, at den stærkt krystallinske D/A -grænseflade reducerede energitabet i forbindelse med rekombination af ladninger. Resultaterne viser, at omhyggelig design af D/A -grænsefladen muliggør høj effektkonverteringseffektivitet i OSC'er.

Strømkonverteringseffektiviteten af ​​organiske solceller (OSC'er) baseret på blandinger af elektrondonor (D) og acceptor (A) halvledende materialer overstiger nu 16 procent. Imidlertid, det er stadig lavere end for meget effektive uorganiske SC'er såsom GaA'er. Opladningseffektiviteten i OSC'er er i dag næsten 100 procent, Derfor er det kritisk vigtigt at reducere energitabet i udgangsspændingen for yderligere at forbedre effektiviteten af ​​organiske solceller.

Gruppen af ​​adjunkt Seiichiro Izawa og professor Masahiro Hiramoto ved Institute for Molecular Science i Japan rapporterer, at OSC'er med høj mobilitet og stærkt krystallinsk donor (D) og acceptor (A) materialer var i stand til at reducere en åben kredsløbsspænding (V _OC ) tab. Forskere fremstillede model -dobbeltlags -OSC'er ved hjælp af disse molekyler (fig. 1a). Krystalliniteten af ​​acceptorlaget kunne ændres ved passende selektion af de tre molekyler med forskellige alkylsidekædelængder. V _OC viste sig at stige, når krystalliniteten af ​​acceptorlaget steg. V _OC tab var meget lille i forhold til værdierne af rapporterede OSC'er (figur 1b). Oprindelsen til den høje V _OC var, at den stærkt krystallinske D/A-grænseflade reducerede energitabet relateret til ladningsrekombination i udgangsspændingen ved at realisere ideel bånd-til-bånd rekombination. Især, den høje krystallinitet af de flere molekylære lag (mindre end 6 nm) i nærheden af ​​D/A -grænsefladen var vigtig for at realisere det høje V _OC . Resultaterne viser, at omhyggelig design af D/A-grænsefladen gør det muligt at opnå høj effektkonverteringseffektivitet i OSC'er ved at reducere åbent kredsløbsspændingstab.