非フラーレン分子結晶化挙動の工学による有機太陽電池におけるエキシトン再結合損失の軽減

要約 有機太陽電池（OSC）の進歩は大きいが、その効率は依然として再結合損失に制限されている。光生成された電子とホールは一般に、有機半導体内で局所的なエキシトンとして束縛される。エキシトンから自由電荷への遷移には、拡散と解離過程が必要であり、その過程には寄生的な再結合損失が存在する。これらの損失を減少させることは、高効率のOSCにとって必要である。アクティブ層の結晶化挙動がエキシトンの拡散と解離の効率に影響を与える可能性がある。本研究では、異なる添加剤を慎重に設計し、結晶化挙動を制御する。非フラーレンアクセプターの集合を制御することで、アクティブ層の結晶化質が向上することがわかった。ブレンドフィルムのπ-πスタッキングはコンパクトになる一方、垂直方向の結晶化はより均一になる。これらはエキシトンの拡散と解離に有利である。その結果、再結合損失が減少し、電力変換効率（PCE）が著しく向上する。一方、添加剤の一般的な適用可能性がさまざまな有機光起電系で実証され、D18:BTP‐eC9‐4F OSCsにおいて19.3％のPCEが達成された。本研究は、効率的なデバイスのためにエキシトンの再結合損失を減少させるための簡便な戦略を提供する。