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https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100483300
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2024-06-13
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0100483300 (fulltext)
pdf
7.04 MB
17
メタデータ
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メタデータID
0100483300
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
Nonpolymer Organic Solar Cells: Microscopic Phonon Control to Suppress Nonradiative Voltage Loss via Charge-Separated State
著者
Nagatomo, Takaaki ; Vats, Ajendra K. ; Matsuo, Kyohei ; Oyama, Shinya ; Okamoto, Naoya ; Suzuki, Mitsuharu ; Koganezawa, Tomoyuki ; Fuki, Masaaki ; Masuo, Sadahiro ; Ohta, Kaoru ; Yamada, Hiroko ; Kobori, Yasuhiro
著者名
Nagatomo, Takaaki
著者名
Vats, Ajendra K.
著者名
Matsuo, Kyohei
著者名
Oyama, Shinya
著者名
Okamoto, Naoya
著者名
Suzuki, Mitsuharu
著者名
Koganezawa, Tomoyuki
著者ID
A2006
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=423ac3764fd01700520e17560c007669
著者名
Fuki, Masaaki
婦木, 正明
フキ, マサアキ
所属機関名
分子フォトサイエンス研究センター
著者名
Masuo, Sadahiro
著者ID
A1285
研究者ID
1000030397822
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=1c6edd066679f51e520e17560c007669
著者名
Ohta, Kaoru
太田, 薫
オオタ, カオル
所属機関名
分子フォトサイエンス研究センター
著者名
Yamada, Hiroko
著者ID
A0352
研究者ID
1000000282038
ORCID
0000-0001-8370-9362
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=e479568dc9d00d05520e17560c007669
著者名
Kobori, Yasuhiro
小堀, 康博
コボリ, ヤスヒロ
所属機関名
分子フォトサイエンス研究センター
収録物名
ACS Physical Chemistry Au
巻(号)
3(2)
ページ
207-221
出版者
American Chemical Society
刊行日
2023-03-22
公開日
2023-10-04
抄録
Recent remarkable developments on nonfullerene solar cells have reached a photoelectric conversion efficiency (PCE) of 18% by tuning the band energy levels in small molecular acceptors. In this regard, understanding the impact of small donor molecules on nonpolymer solar cells is essential. Here, we systematically investigated mechanisms of solar cell performance using diketopyrrolopyrrole (DPP)–tetrabenzoporphyrin (BP) conjugates of C4-DPP–H₂BP and C4-DPP–ZnBP, where C4 represents the butyl group substituted at the DPP unit as small p-type molecules, while an acceptor of [6,6]-phenyl-C₆₁-buthylic acid methyl ester is employed. We clarified the microscopic origins of the photocarrier caused by phonon-assisted one-dimensional (1D) electron–hole dissociations at the donor–acceptor interface. Using a time-resolved electron paramagnetic resonance, we have characterized controlled charge-recombination by manipulating disorders in π–π donor stacking. This ensures carrier transport through stacking molecular conformations to suppress nonradiative voltage loss capturing specific interfacial radical pairs separated by 1.8 nm in bulk-heterojunction solar cells. We show that, while disordered lattice motions by the π–π stackings via zinc ligation are essential to enhance the entropy for charge dissociations at the interface, too much ordered crystallinity causes the backscattering phonon to reduce the open-circuit voltage by geminate charge-recombination.
キーワード
organic solar cell
voltage loss
charge-separation
charge-recombination
phonon-assisted dissociation
time-resolved EPR
カテゴリ
分子フォトサイエンス研究センター
学術雑誌論文
権利
© 2023 The Authors. Published by American Chemical Society
This is an open access article under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International license
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資源タイプ
journal article
言語
English (英語)
eISSN
2694-2445
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DOI
https://doi.org/10.1021/acsphyschemau.2c00049
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