Kloori-(kloro)n-boorisubnaftalosyaniinien kemiallinen koostumus sanelee niiden fysikaaliset ominaisuudet ja suorituskyvyn orgaanisissa aurinkosähkölaitteissa – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Kloori-boorisubnaftalosyaniini (Cl-BsubNc) on herättänyt hiljattain merkittävää kiinnostusta valoa keräävänä ja varausta kuljettavana materiaalina orgaanisissa aurinkosähkölaitteissa (OPV-laitteissa (organic photovoltaic devices, OPVs) mahdollistamalla tehokkaan 8,4 %:n tasomuotoisen tasomuotoisen heterojunktion OPV-kennon. Esitämme tässä erilaisia kokeellisia tietoja, jotka tukevat päätelmää, että Cl-BsubNc, riippumatta siitä, onko se syntetisoitu kirjallisuusmenetelmillä tai omilla menetelmillämme tai ostettu kaupallisesti, on itse asiassa Cl-BsubNc:n seostettu sekakoostumus, jossa on satunnaisia määriä klooria BsubNc-makrosyklisen BsubNc:n makrosyklisen rakenteen lahtiasennossa (lahtiasennoissa), jota kutsumme jäljempänä nimellä Cl-ClnBsubNc:t. Kerromme ponnisteluistamme kehittääksemme vaihtoehtoisia kemiallisia prosesseja, joiden avulla saimme näytteitä, joissa klooraus oli vähäisempää ja suurempaa. Emme kuitenkaan kyenneet saamaan puhdasta, ei-bay-kloorattua näytettä Cl-BsubNc:stä. Perifeeristen klooriatomien sijainnit ja taajuudet määritettiin Cl-ClnBsubNc-näytteiden kahden erilaisen sekoitetun seoskoostumuksen yksikideröntgenkristallografialla sekä kaikkien Cl-ClnBsubNc-näytteiden MS- ja XPS-analyyseillä. Valo- ja sähköfysikaalisten ominaisuuksien havaittiin eroavan Cl-ClnBsubNc-näytteissä, joiden kloorausmäärät vaihtelivat. Nämä erot johtivat myös erilaiseen suorituskykyyn tasomaisissa heterojunktion OPV:issä, jolloin Cl-ClnBsubNc-näytteiden seos, jossa oli vähemmän klooria, tuotti vähemmän tehokkaita OPV:itä (vaikkakin korkeammalla avoimen piirin jännitteellä) verrattuna seokseen, jossa oli enemmän klooria. Lisäksi itse valmistettu Cl-ClnBsubNc-näyte, jossa oli korkein kloorausaste, tuotti parhaiten toimivia OPV:itä paremman täyttökertoimen ansiosta. Myös kaupallisesta Cl-ClnBsubNc-näytteestä saatiin OPV:itä, joiden hyötysuhde vastasi laboratoriossamme valmistettua Cl-ClnBsubNc-näytettä. Tämä Cl-ClnBsubNc-seos on siis todennäköisesti mukana raportoidussa 8,4 prosentin hyötysuhteessa olevassa OPV-laitteessa. Tuloksemme antavat näin ollen varoittavan huomautuksen siitä, että olemassa olevassa kirjallisuudessa käytetyt Cl-BsubNc-näytteet eivät todennäköisesti ole puhdasta kemiallista koostumusta, vaan pikemminkin Cl-ClnBsubNc:n sekoituksia, joissa on Bay-aseman klooraus. Tuloksemme selventävät aiempia kirjallisuustuloksia Cl-BsubNc:n kemiasta, vahvistavat näiden materiaalien foto- ja sähköfysikaalisia ominaisuuksia ja tarjoavat lisätietoa niiden soveltamisesta funktionaalisina materiaaleina tehokkaissa OPV:issä.

Jätä kommentti