利用新型聚合物半導體提升有機薄膜太陽能電池性能

 

刊登日期:2026/8/11
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廣島大學、京都大學、日本電子等所組成的研究團隊找出了低結晶性聚合物半導體「PTNT2T」具有高電荷遷移率的原理。過去一般認為,要提升聚合物半導體的電荷傳輸性能,就必須形成聚合物主鏈規則排列的結晶結構。然而,廣島大學先前開發的PTNT2T卻在低結晶性下仍然具有高電荷遷移率。
 
研究結果顯示,PTNT2T在聚合物主鏈方向具有優異的電荷傳輸性能。此外,在PTNT2T聚集體結構中,聚合物主鏈之間亦存在某種強烈的相互作用。日本電子分析固態核磁共振測量結果與模型化合物(Model Compound)的晶體結構後發現,構成聚合物主鏈的TNT骨架彼此重疊,形成了稱作「Core-to-Core Stacking」的堆疊結構。大阪大學團隊的量子化學計算則顯示,其π電子的重疊程度約為一般狀況的3倍。
 
由此可知,在PTNT2T中,除了聚合物主鏈方向以外,主鏈之間亦能形成高效率的電荷傳輸路徑,因此即使結晶性較低,仍能具有高電荷遷移率。京都大學還發現,在PTNT2T中,相較於電荷收集,電荷復合現象受到大幅抑制。研究團隊在發電層中採用PTNT2T作為施體(Donor)製作了OPV元件,受體未採用富勒烯衍生物(PCBM)時,其能量轉換效率可達15.6%,而受體為PCBM時,即使將發電層膜厚增加至300 nm以上(約為一般厚度的3倍),仍能使填充因子(Fill Factor)維持80%以上的高水準,並使能量轉換效率達到此條件下世界最高水準(12%)。

資料來源: https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2607/16/news027.html
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