Den blandede legerede kemiske sammensætning af chloro-(chloro)n-boron-subnaphthalocyaniner dikterer deres fysiske egenskaber og ydeevne i organiske solcelleenheder – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Chloro-boron-subnaphthalocyanin (Cl-BsubNc) har for nylig tiltrukket sig betydelig interesse som et lysindsamlings- og ladningstransporterende materiale i organiske solcelleenheder (OPV’er) ved at muliggøre en 8,4 % effektiv planar heteroforbindelses-OPV-celle. Vi præsenterer heri en række eksperimentelle data, der understøtter den konklusion, at Cl-BsubNc, uanset om det er syntetiseret via litteraturmetoder eller vores egne metoder eller købt kommercielt, faktisk er en blandet legeret sammensætning af Cl-BsubNc’er med tilfældige mængder af klorering i BsubNc-makrocyklisk struktur, som vi herefter vil kalde Cl-ClnBsubNc(s). Vi skitserer vores bestræbelser på at udvikle alternative kemiske processer, hvorved vi opnåede prøver med lavere og højere mængder af klorering i bay-positionen. Vi var imidlertid ikke i stand til at opnå en ren, ikke-bay-kloreret prøve af Cl-BsubNc. De perifere kloratomers positioner og frekvenser blev bestemt ved hjælp af enkeltkrystallinsk røntgenkrystallografi af to forskellige blandede legerede sammensætninger af Cl-ClnBsubNc-prøver og MS- og XPS-analyse af alle Cl-ClnBsubNc-prøver. De foto- og elektrofysiske egenskaber viste sig at være forskellige blandt Cl-ClnBsubNc-prøverne med varierende mængder klorering. Disse forskelle udmøntede sig også i varierende ydeevne i planære OPV’er med heteroforbindelser, hvor en blanding af Cl-ClnBsubNcs med lavere klorering producerede mindre effektive OPV’er (om end med en højere åben kredsløbsspænding) sammenlignet med en blanding med højere klorering. Desuden gav en internt fremstillet prøve af Cl-ClnBsubNc med det højeste niveau af klorering i bugtpositionen de bedst fungerende OPV’er i kraft af en forbedret fyldningsfaktor. En kommerciel prøve af Cl-ClnBsubNc gav også OPV’er med en effektivitet svarende til en Cl-ClnBsubNc-prøve fremstillet i vores laboratorium. Det er derfor sandsynligt, at denne blanding af Cl-ClnBsubNc er til stede i den rapporterede OPV-enhed med en effektivitet på 8,4 %. Vores resultater giver derfor en advarsel om, at de Cl-BsubNc-prøver, der anvendes i den eksisterende litteratur, sandsynligvis ikke er en ren kemisk sammensætning, men snarere er blandinger af Cl-ClnBsubNcs med klorering i bay position. Vores resultater klarlægger de tidligere litteraturresultater om kemien af Cl-BsubNc, styrker de foto- og elektro-fysiske egenskaber af disse materialer og giver yderligere indsigt i deres anvendelse som funktionelle materialer i effektive OPV’er.

Skriv en kommentar