Mieszany skład stopowy subnaftalocyjanin chloro-(chloro)n-boronowych dyktuje ich właściwości fizyczne i wydajność w organicznych urządzeniach fotowoltaicznych – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Chloro-boronowe subnaftalocyjaniny (Cl-BsubNc) wzbudziły ostatnio duże zainteresowanie jako materiał zbierający światło i transportujący ładunek w organicznych urządzeniach fotowoltaicznych (OPV), umożliwiając uzyskanie 8,4% sprawności planarnego heterozłącza ogniwa OPV. Przedstawiamy tutaj szereg danych eksperymentalnych, które potwierdzają wniosek, że Cl-BsubNc, czy to syntetyzowane metodami literaturowymi, czy naszymi własnymi, czy też kupowane komercyjnie, jest w rzeczywistości mieszaną kompozycją stopową Cl-BsubNc z losowymi ilościami chlorowania w pozycjach przęsłowych makrocyklicznej struktury BsubNc, którą dalej będziemy nazywać Cl-ClnBsubNc(s). Przedstawiamy nasze wysiłki zmierzające do opracowania alternatywnych procesów chemicznych, dzięki którym udało nam się uzyskać próbki o niższych i wyższych ilościach chlorowania w pozycjach przęsłowych. Jednakże, nie byliśmy w stanie uzyskać czystej, nie chlorowanej w zatoce próbki Cl-BsubNc. Pozycje i częstotliwości peryferyjnych atomów chloru zostały określone za pomocą monokrystalicznej rentgenowskiej krystalografii dwóch różnych mieszanych kompozycji stopowych próbek Cl-ClnBsubNc oraz analizy MS i XPS wszystkich próbek Cl-ClnBsubNc. Stwierdzono, że właściwości foto- i elektro-fizyczne różnią się pomiędzy próbkami Cl-ClnBsubNc o różnej ilości chlorowania. Różnice te przełożyły się również na zróżnicowaną wydajność w planarnych heterozłączowych OPV, przy czym mieszanina Cl-ClnBsubNc o niższej ilości chlorowania dała mniej wydajne OPV (aczkolwiek o wyższym napięciu obwodu otwartego) w porównaniu do mieszaniny o wyższej ilości chlorowania. Dodatkowo, własna próbka Cl-ClnBsubNc, z najwyższym poziomem chlorowania we wnęce, dała najbardziej wydajne OPV dzięki lepszemu współczynnikowi wypełnienia. Komercyjna próbka Cl-ClnBsubNc również dała OPV o wydajności równoważnej do próbki Cl-ClnBsubNc przygotowanej w naszym laboratorium. Ta mieszanina Cl-ClnBsubNcs jest więc prawdopodobnie obecna w urządzeniu OPV o sprawności 8,4%. Nasze wyniki stanowią zatem przestrogę, że próbki Cl-BsubNc używane w istniejącej literaturze nie są prawdopodobnie czystym składem chemicznym, ale raczej mieszaninami Cl-ClnBsubNcs z chlorowaniem w pozycji bay. Nasze wyniki wyjaśniają poprzednie wyniki literaturowe dotyczące chemii Cl-BsubNc, wzmacniają foto- i elektro-fizyczne właściwości tych materiałów i oferują dodatkowy wgląd w ich zastosowanie jako materiałów funkcjonalnych w wydajnych OPV.

.

Dodaj komentarz