naphthobisthiadiazole什么意思
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naphthobisthiadiazole什么意思【專家解說(shuō)】:薄膜太陽(yáng)能電池新突破 開(kāi)發(fā)控制高分子半導(dǎo)體
2014年07月15日 15:45
在2014年7月10~11日舉辦的研
【專家解說(shuō)】:薄膜太陽(yáng)能電池新突破 開(kāi)發(fā)控制高分子半導(dǎo)體
2014年07月15日 15:45
在2014年7月10~11日舉辦的研討會(huì)“思考有機(jī)電子新方向”上,日本理化學(xué)研究所創(chuàng)發(fā)分子功能研究組高級(jí)研究員尾坂格登臺(tái)發(fā)表演講,介紹了旨在應(yīng)用于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的高分子半導(dǎo)體的開(kāi)發(fā)情況,演講題目為“基于分子設(shè)計(jì)的高分子半導(dǎo)體高階結(jié)構(gòu)控制”。
一般來(lái)說(shuō),作為應(yīng)用于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池和有機(jī)晶體管的半導(dǎo)體材料,低分子材料的載流子遷移率更高,容易使器件表現(xiàn)出高性能。與非晶硅相比,低分子有機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率要高出一位數(shù),達(dá)到了10cm2/Vs。
而高分子有機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率目前僅為0.1~0.5cm2/Vs。應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池時(shí)只能實(shí)現(xiàn)5~7%的較低水平發(fā)電效率。因此,尾坂等人的小組一直致力于利用高分子半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)高載流子遷移率和高發(fā)電效率,并嘗試通過(guò)改進(jìn)高分子半導(dǎo)體的分子設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
提高載流子遷移率,控制取向
提高高分子半導(dǎo)體的載流子遷移率的基本方針是提高分子間的相互作用。以前,采用稠環(huán)π電子體系曾被認(rèn)為是一種有效方式,但研究結(jié)果表明,這與載流子遷移率的提高并沒(méi)有必然聯(lián)系。為此,尾坂等人開(kāi)發(fā)出了分別制作具有π電子體系的Naphthodithiophene(NDT)分子的4種異構(gòu)體的方法。將使用這些異構(gòu)體作為主鏈的高分子(NDT聚合物)合成,并檢測(cè)其載流子遷移率。結(jié)果顯示,主鏈形狀接近直線的NDT聚合物的載流子遷移率較高,為0.8cm2/Vs。
在應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池時(shí),必須要擴(kuò)大光吸收波長(zhǎng)。尾坂等人把重點(diǎn)放在能夠縮小帶隙的Donor-Acceptor型聚合物上,最終選定了其中一種具有缺電子體系的材料,這種分子名叫Naphthobisthiadiazole(NTz)。尾坂等人開(kāi)發(fā)了具有NTz結(jié)構(gòu)的聚合物,成功制作出了發(fā)電效率達(dá)到8%左右的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。
此外,尾坂等人還合成了具備含有烷基的NDT(烷基置換NDT)的聚合物。在引入烷基后,觀察到了聚合物的取向從edge-on(聚合物垂直于基板、呈橫向相連的配置)向face-on(聚合物平行于基板層層疊加)轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。face-on配置能夠在膜厚增加的情況下實(shí)現(xiàn)高載流子遷移率,在應(yīng)用于太陽(yáng)能電池時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。 來(lái)源:日經(jīng)技術(shù)在線
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