De gemengde gelegeerde chemische samenstelling van chloor-(chloro)n-boronsubnaftalocyanines dicteert hun fysische eigenschappen en prestaties in organische fotovoltaïsche systemen – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Chloor-boronsubnaftalocyanine (Cl-BsubNc) heeft onlangs grote belangstelling gewekt als een materiaal dat licht opvangt en ladingen transporteert in organische fotovoltaïsche systemen (OPV’s) door een 8,4% efficiënte planaire heterojunctie OPV-cel mogelijk te maken. We presenteren hierin een verscheidenheid aan experimentele gegevens die de conclusie ondersteunen dat Cl-BsubNc, gesynthetiseerd via literatuurmethoden of onze eigen methoden of commercieel aangekocht, in feite een gemengde gelegeerde samenstelling is van Cl-BsubNcs met willekeurige hoeveelheden chlorering op de baypositie(s) van de BsubNc macrocyclische structuur die we hierna Cl-ClnBsubNc(s) zullen noemen. Wij schetsen onze pogingen om alternatieve chemische processen te ontwikkelen, waarbij wij monsters hebben verkregen met lagere en hogere hoeveelheden chlorering op de bay-positie. We zijn er echter niet in geslaagd een zuiver, niet-baai gechloreerd monster van Cl-BsubNc te verkrijgen. De posities en frequenties van de perifere chlooratomen werden bepaald via eenkristal-röntgenkristallografie van twee verschillende gemengd gelegeerde samenstellingen van Cl-ClnBsubNc monsters en MS- en XPS-analyse van alle Cl-ClnBsubNc monsters. De foto- en elektrofysische eigenschappen bleken te verschillen tussen de Cl-ClnBsubNc monsters met variërende hoeveelheden chlorering. Deze verschillen vertaalden zich ook in verschillende prestaties binnen planaire heterojunctie OPV’s, waarbij een mengsel van Cl-ClnBsubNc’s met lagere hoeveelheden chlorering minder efficiënte OPV’s opleverde (zij het met een hogere open kringspanning) in vergelijking met een mengsel met hogere hoeveelheden chlorering. Bovendien leverde een intern gemaakt monster van Cl-ClnBsubNc, met het hoogste niveau van bay-position chlorering, de best presterende OPV’s op door een verbeterde vulfactor. Een commercieel monster van Cl-ClnBsubNc leverde ook OPV’s op met een rendement dat gelijkwaardig was aan dat van een in ons laboratorium bereid Cl-ClnBsubNc-monster. Dit mengsel van Cl-ClnBsubNc’s is daarom waarschijnlijk aanwezig in de gerapporteerde 8,4% efficiënte OPV-machine. Onze resultaten bieden daarom een waarschuwing dat de Cl-BsubNc-monsters die in de bestaande literatuur worden gebruikt, waarschijnlijk geen zuivere chemische samenstelling hebben, maar eerder mengsels zijn van Cl-ClnBsubNcs met bay positie chlorering. Onze bevindingen verduidelijken de eerdere literatuurresultaten over de chemie van Cl-BsubNc, scherpen de foto- en elektrofysische eigenschappen van deze materialen aan, en bieden extra inzicht in hun toepassing als functionele materialen in efficiënte OPV’s.

Plaats een reactie