A klór-(klór)n-bór szubnaftalociánok vegyes ötvözésű kémiai összetétele határozza meg fizikai tulajdonságaikat és teljesítményüket szerves fotovoltaikus eszközökben – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

A klór-bór szubnaftalocián (Cl-BsubNc) a közelmúltban jelentős érdeklődést keltett a szerves fotovoltaikus eszközök (OPV) fénygyűjtő és töltésszállító anyagaként, mivel lehetővé tette egy 8,4%-os hatásfokú síkbeli heterojunction OPV-cella létrehozását. Az alábbiakban számos kísérleti adatot mutatunk be, amelyek alátámasztják azt a következtetést, hogy a Cl-BsubNc, akár irodalmi módszerekkel, akár saját módszerekkel szintetizáljuk, akár kereskedelmi forgalomban vásároljuk, valójában Cl-BsubNc vegyes ötvözetű összetételű, a BsubNc makrociklusos szerkezet öblös pozíciójában (pozícióiban) véletlenszerű mennyiségű klórozással, amelyet a továbbiakban Cl-ClnBsubNc(s)-nek nevezünk. Ismertetjük az alternatív kémiai eljárások kidolgozására tett erőfeszítéseinket, amelyek révén kisebb és nagyobb mennyiségű öbölpozíciós klórozást tartalmazó mintákat kaptunk. Azonban nem tudtunk tiszta, nem öblös klórozott Cl-BsubNc mintát szerezni. A perifériás klóratomok helyzetét és gyakoriságát a Cl-ClnBsubNc minták két különböző összetételű, vegyes ötvözésű Cl-ClnBsubNc mintájának egykristályos röntgenkristallográfiájával, valamint az összes Cl-ClnBsubNc minta MS és XPS elemzésével határoztuk meg. A fény- és elektrofizikai tulajdonságok a Cl-ClnBsubNc minták között különböző mértékű klórozással eltérőnek bizonyultak. Ezek a különbségek a síkbeli heterojunction OPV-ken belül is eltérő teljesítményt eredményeztek, ahol a kisebb mennyiségű klórozást tartalmazó Cl-ClnBsubNc keverék kevésbé hatékony OPV-ket eredményezett (bár magasabb nyitott áramköri feszültséggel) a nagyobb mennyiségű klórozást tartalmazó keverékhez képest. Ezenkívül a Cl-ClnBsubNc saját gyártású mintája, a legmagasabb öbölhelyzeti klórozással, a jobb kitöltési tényező révén a legjobb teljesítményű OPV-ket eredményezte. A Cl-ClnBsubNc kereskedelmi mintája szintén a laboratóriumunkban előállított Cl-ClnBsubNc mintával egyenértékű hatékonyságú OPV-ket eredményezett. Ez a Cl-ClnBsubNc keverék tehát valószínűleg jelen van a bejelentett 8,4%-os hatásfokú OPV-eszközben. Eredményeink ezért óvatosságra intenek, hogy a meglévő szakirodalomban használt Cl-BsubNc minták valószínűleg nem tiszta kémiai összetételűek, hanem inkább Cl-ClnBsubNc keverékek, öblös klórozással. Eredményeink pontosítják a Cl-BsubNc kémiájára vonatkozó korábbi irodalmi eredményeket, megerősítik ezen anyagok foto- és elektrofizikai tulajdonságait, és további betekintést nyújtanak a hatékony OPV-kben funkcionális anyagként való alkalmazásukba.

Szólj hozzá!