도너 형 유기 반도체 P- 및 n- 형 유기 반도체에 의한 유기 태양 전지 (N-OS) 수용체 금속으로 이루어지는 도전성 전극 및 투명 전극 사이에 끼워진 활성층을 배합는 간단한 구조, 경량, 저비용을 갖는다 그리고 유연한 반투명 장치 및 다른 장점에 액 처리 방법을 사용하여 제조 될 수 있으며, 최근에는 광전지 P-OS 공여체 물질은 공액 고분자와 저분자 유기 물질의 유형을 포함하는 에너지 분야의 새로운 연구 연구 초점이된다. 그리고했다 쉽고, 따라서 작은 유기 분자 공여체 광전지 재료도 주목 받고 등과 비교 중합체 분자 구조를 갖는 저분자 재료가 결정 일괄 합성 차이없이 정제. 전체 유기 태양 작은 비 플러렌 소분자 비 도너 재료 및 수용체 물질 풀러린 소분자의 장점을 가지면서 전지 P-OS는 소분자 도너 및 N-OS 소분자 수용체, 최근 유기 태양 전지 분야에서 중요한 연구 방향이되고있다.
중국 과학 아카데미, 과학의 유기 화학 중국 과학원의 솔리드 스테이트 중점 실험실 연구소의 시범 사업의 지원으로 연구 리튬 Yongfang 연구 그룹은 작은 분자 P-OS의 재료와 모든 유기 작은 분자 비 풀러렌 태양 전지를 연구하는 일련의 연구를했다 최근에있다 모든 저분자 유기 태양 전지의 에너지 전환 효율을 10 % 이상으로 높이는 진보.
그들은 제 리치 위해 개발 된 (D는 단위 구조를 나타내고, 구조 단위 수용체의 대표적인) p-OS 소분자 도너 재료를 사용하는 A-π-D를-π-A 형 선형 분자 구조 단위, 불소 치환 아자로 합성 benzodithiophene (BDT)에 기초한 광전지 재료, 폴리머 소분자의 J- 시리즈의 기체로 광전 J- 플러렌 계열 고분자 옥사 졸 (FBTA) 아세토 에스테르 말단 P-OS 셉터 유닛 H11 및 H12 소분자 등 셉터 부 (도 1에 도시 된 분자 구조). 공여체에 H11, N-OS는 소분자 수용체 IDIC 인 전체 소분자 유기 태양 전지 개방 전압 (Voc)은 (이하 효율이라 함)의 에너지 변환 효율은 9.73 %에 도달, 도달 0.977V (J.Am.Chem.Soc.2017,139,5085-5094.).
n-OS 작은 분자 수용체 물질은 이방성 공액 구조의 특성을 가지므로 p-OS의 분자 구조를 최적화하여 완전히 작은 활성층의 형태를 조절하여 우수한 도너 - 수용체 나노 스케일 상분리를 형성한다. 상호 침투 네트워크 구조는 모든 소형 분자 유기 태양 전지의 광전지 성능을 향상시키는 중요한 수단이며 BDT를 중심 도너 단위로 사용하고 p-OS 분자 구조에 올리고 티 오펜 구조를 도입하여 두 개의 p-OS 분자를 합성합니다. SM1과 SM2 (분자 구조는 그림 1 참조) SM1 : IDIC 기반 소분자 유기 태양 전지의 효율은 완전히 작은 분자가 아닌 풀러렌 인 10.11 %입니다 (Chem Mater. 2017,29,7543-7553). 유기 태양 전지 효율은 처음으로 10 %를 초과했습니다.
티에 노 - 치환 된 BDT에 기초한 2 차원 공액 고분자에서 실란 계 측쇄는 고분자의 HOMO 수준을 효과적으로 감소시키고 흡수를 증대 시키며 정공 이동도를 증가시킬 수있다. 소분자 유기 태양 전지 전체의 광기능을 더욱 향상시킨다. 최근 p-OS 소분자 공여체 물질에 실릴 티 오펜의 측쇄를 갖는 2 차원 BDT 장치를 도입하고 두 개의 새로운 p-OS 소분자 공여체 광기 전력 물질 H21 및 H22 (분자 구조 참조)를 합성했다. 그림 1), 물질의 물리적, 화학적 특성 및 광전지 특성에 미치는 다른 말단 수용체 단위의 영향을 조사하였으며, H22 : IDIC 기반의 저분자 유기 태양 전지의 광전 변환 효율은 10.29 %로 향상되었다. Advanced Materials (Adv. Mater., 2018, 30, 1706361).
그림 : p-OS 저분자 공여체 및 n-OS 저분자 수용체 IDIC의 분자 구조, 모든 저분자 유기 태양 전지의 소자 구조 및 각 공여 물질에 기반한 모든 저분자 유기 태양 전지의 에너지 변환 효율
