La composizione chimica in lega mista di cloro-(cloro)n-boron subnaftalocianine detta le loro proprietà fisiche e le prestazioni in dispositivi fotovoltaici organici – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Chloro-boron subnaftalocianina (Cl-BsubNc) ha recentemente attirato un interesse significativo come un materiale di raccolta della luce e di trasporto della carica in dispositivi fotovoltaici organici (OPV) consentendo un 8.4% efficiente eterojunction planare cella OPV. Presentiamo qui una serie di dati sperimentali che supporta la conclusione che Cl-BsubNc, se sintetizzato tramite metodi di letteratura o i nostri metodi in-house o acquistati commercialmente, è in realtà una composizione mista in lega di Cl-BsubNcs con quantità casuali di clorurazione nella posizione baia (s) della struttura macrociclica BsubNc che in seguito ci riferiamo a come Cl-ClnBsubNc (s). Descriviamo i nostri sforzi per sviluppare processi chimici alternativi, per cui abbiamo ottenuto campioni con quantità inferiori e superiori di clorurazione in posizione di baia. Tuttavia, non siamo stati in grado di ottenere un campione di Cl-BsubNc puro e non clorato in posizione di baia. Le posizioni e le frequenze degli atomi di cloro periferici sono state determinate tramite cristallografia a raggi X a cristallo singolo di due diverse composizioni miste di campioni Cl-ClnBsubNc e analisi MS e XPS di tutti i campioni Cl-ClnBsubNc. Le proprietà foto ed elettro-fisiche sono risultate diverse tra i campioni Cl-ClnBsubNc con quantità variabili di clorurazione. Queste differenze si sono tradotte anche in prestazioni variabili all’interno di OPV planari a eterogiunzione, per cui una miscela di Cl-ClnBsubNc con quantità inferiori di clorazione ha prodotto OPV meno efficienti (anche se con una tensione di circuito aperto più alta) rispetto a una miscela con quantità più elevate di clorazione. Inoltre, un campione fatto in casa di Cl-ClnBsubNc, con il più alto livello di clorazione della posizione della baia, ha prodotto le migliori prestazioni OPV attraverso un fattore di riempimento migliore. Un campione commerciale di Cl-ClnBsubNc ha anche prodotto OPV con efficienze equivalenti a un campione di Cl-ClnBsubNc preparato nel nostro laboratorio. Questa miscela di Cl-ClnBsubNc è quindi probabile che sia presente nel dispositivo OPV segnalato 8.4% efficiente. I nostri risultati offrono quindi una nota di cautela che i campioni Cl-BsubNc utilizzati all’interno della letteratura esistente non sono probabilmente una composizione chimica pura, ma sono piuttosto miscele di Cl-ClnBsubNcs con clorazione posizione baia. I nostri risultati chiariscono i precedenti risultati della letteratura sulla chimica di Cl-BsubNc, consolidano le proprietà foto ed elettro-fisiche di questi materiali e offrono ulteriori informazioni sulla loro applicazione come materiali funzionali in OPV efficienti.

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