クロロ-(クロロ)n-ボロン・サブナフタロシアニンの混合合金化学組成は、有機光起電力デバイスにおける物理的特性と性能を規定する – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

クロロ・ボロン・サブナフタロシアニン (Cl-BsubNc) は、最近、効率 8.4% の平面ヘテロ接合 OPV セットを可能にしたことによって有機光起電力デバイス (OPVs) の光集塵および電荷輸送材料として大きな関心を集めています。 本論文では、Cl-BsubNcは、文献的手法や当社独自の手法で合成されたものであれ、市販品を購入したものであれ、実際にはBsubNc大環状構造の湾曲部にランダム量の塩素化を伴うCl-BsubNcsの混合合金組成であるという結論を裏付ける様々な実験データ(以下、Cl-ClnBsubNc(s))と呼ばれるものを紹介する。 その結果、ベイ位置の塩素化量が少ない試料と多い試料を得ることができたので、代替化学プロセスの開発について概説する。 しかし、Cl-BsubNcの純粋な非ベイ塩素化試料を得ることはできなかった。 周辺塩素原子の位置と周波数は、2種類の混合合金組成のCl-ClnBsubNc試料の単結晶X線結晶構造解析と、すべてのCl-ClnBsubNc試料のMSおよびXPS解析により決定された。 その結果、塩素化量の異なるCl-ClnBsubNc試料間で光・電気物理特性が異なることが判明した。 これらの違いは、平面型ヘテロ接合OPVの性能にも反映され、塩素化量の少ないCl-ClnBsubNcの混合物は、塩素化量の多い混合物に比べ、(開放電圧が高いにもかかわらず)効率の低いOPVを生成しました。 さらに、ベイポジションの塩素化レベルが最も高いCl-ClnBsubNcの自社製サンプルは、充填率の向上により最も性能の良いOPVが得られた。 Cl-ClnBsubNcの市販サンプルも、当研究所で調製したCl-ClnBsubNcサンプルと同等の効率を持つOPVが得られた。 したがって、このCl-ClnBsubNcの混合物は、報告された効率8.4%のOPVデバイスに存在する可能性がある。 したがって、この結果は、既存の文献で用いられているCl-BsubNcサンプルは純粋な化学組成ではなく、むしろベイポジションの塩素化を伴うCl-ClnBsubNcsの混合物である可能性が高いという注意を喚起するものである。 今回の結果は、Cl-BsubNcの化学組成に関するこれまでの文献の結果を明らかにし、これらの材料の光・電気物理特性を固め、高効率OPVの機能材料としての応用についてさらなる洞察を与えるものである。

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