A composição química mista de cloro(cloro)n-boro subnaftalocianina dita as suas propriedades físicas e desempenho em dispositivos fotovoltaicos orgânicos – Journal of Materials Chemistry A (RSC Publishing)

Chloro-boron subnaftalocianina (Cl-BsubNc) tem atraído recentemente um interesse significativo como material de colheita de luz e transporte de carga em dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) ao permitir uma célula OPV de heterojunção planar eficiente de 8,4%. Apresentamos aqui uma variedade de dados experimentais que suportam a conclusão de que Cl-BsubNc, seja sintetizada através de métodos de literatura ou nossos métodos internos ou adquirida comercialmente, é na verdade uma composição mista de Cl-BsubNcs com quantidades aleatórias de cloração na(s) posição(ões) da baía da estrutura macrocíclica BsubNc, que doravante chamaremos de Cl-ClnBsubNc(s). Descrevemos nossos esforços para desenvolver processos químicos alternativos, através dos quais obtivemos amostras com menores e maiores quantidades de cloração na posição da baía. Entretanto, não conseguimos obter uma amostra de Cl-BsubNc pura e sem cloração de posição do bay. As posições e frequências dos átomos periféricos de cloro foram determinadas através da cristalografia de raios X de cristal único de duas composições diferentes de ligas mistas de amostras de Cl-ClnBsubNc e análise de MS e XPS de todas as amostras de Cl-ClnBsubNc. As propriedades foto e eletrofísicas foram diferentes entre as amostras de Cl-ClnBsubNc com quantidades variáveis de cloração. Estas diferenças também se traduziram em desempenho variável dentro de OPVs de heterojunção planar, onde uma mistura de Cl-ClnBsubNc com menores quantidades de cloração produziu OPVs menos eficientes (embora com maior tensão em circuito aberto) em comparação com uma mistura com maiores quantidades de cloração. Além disso, uma amostra interna de Cl-ClnBsubNc, com o mais alto nível de cloração da posição da baía, produziu os OPVs de melhor desempenho através de um fator de preenchimento melhorado. Uma amostra comercial de Cl-ClnBsubNc também produziu OPVs com eficiência equivalente à de uma amostra de Cl-ClnBsubNc preparada em nosso laboratório. Esta mistura de Cl-ClnBsubNc é, portanto, provável que esteja presente no dispositivo OPV relatado com 8,4% de eficiência. Nossos resultados, portanto, oferecem uma nota de precaução de que as amostras de Cl-BsubNc usadas na literatura existente provavelmente não são uma composição química pura, mas sim misturas de Cl-ClnBsubNcs com a cloração da posição da baía. Nossos resultados esclarecem os resultados da literatura anterior sobre a química do Cl-BsubNc, firmam as propriedades foto e eletrofísicas desses materiais e oferecem uma visão adicional sobre sua aplicação como materiais funcionais em OPVs eficientes.

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