高効率ポリマー太陽電池のための合理的なフルオリン化による迅速な電荷分離と低非放射再結合損失の達成

要約：ポリ(チオフェン‐キノクサリン) (PTQ)誘導体の低コストコポリマードナー4種が異なるフルオリン置換形態で示され、PTQ誘導体をドナーとして、受容体としてA–DA'D–A構造を持つ分子Y6を用いたポリマー太陽電池(PSC)の電荷分離と電圧損失(V損失)に及ぼすフルオリン化形態の効果を調査します。4つのPTQ誘導体は、フルオリン化されていないPTQ7、チオフェンDユニットにバイフルオリン置換子を持つPTQ8、モノフルオリンおよびバイフルオリン置換子を持つPTQ9とPTQ10です。PTQ8ベースのPSCは、ドナーと受容体間の最高被占分子軌道(HOMO)エネルギーレベルの不整合のため、低い電力変換効率(PCE)0.90%を示します。一方、PTQ9およびPTQ10に基づくデバイスは、PTQ7ベースのデバイスに比べて非放射再結合損失が徐々に低下することにより、強化された電荷分離挙動と徐々に減少するV損失を示します。その結果、PTQ10ベースのPSCは、高い開回路電圧と大きな短絡電流密度を同時に持つ印象的なPCE16.21%を示し、V損失は0.549Vに低下しました。結果は、ポリマードナーの合理的なフルオリン化がPSCで迅速な電荷分離と低V損失を同時に達成するための実行可能な方法であることを示しています。