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ID 68981
フルテキストURL
suppl.pdf 4.83 MB
著者
Wang, Kai The Institute of Scientific and Industrial Research (SANKEN), The University of Osaka
Jinnai, Seihou The Institute of Scientific and Industrial Research (SANKEN), The University of Osaka
Uesaka, Kaito Graduate School of Natural Science & Technology, Okayama University
Yamakata, Akira Graduate School of Natural Science & Technology, Okayama University
Ie, Yutaka The Institute of Scientific and Industrial Research (SANKEN), The University of Osaka
抄録
Improving the open-circuit voltage (VOC) of organic solar cells (OSCs) remains an important challenge. While it is known that the energy levels at the donor/acceptor (D/A) interface affect the VOC, the impact of aggregation patterns on the energy levels at the D/A interface has not been fully elucidated. Herein, we focus on ITIC, a widely used acceptor in OSCs, and designed a meta-linked isomer of ITIC (referred to as im-ITIC) to alter molecular symmetry and modify substitution arrangements. Concentration-dependent 1H NMR spectra revealed that im-ITIC shows stronger aggregation behavior in solution. Single-crystal X-ray analysis showed that im-ITIC forms both tail-to-tail (J-aggregation) and face-to-face (H-aggregation) stacking modes, whereas ITIC exclusively forms tail-to-tail stacking. OSCs based on PBDB-T:im-ITIC showed a high VOC value of 1.02 V, which is 0.12 V higher than that of those based on PBDB-T:ITIC. Time-resolved infrared measurements revealed the lifetime of free electrons for the pristine and blend films. The energy levels of the charge transfer state (ECT) for PBDB-T:im-ITIC- and PBDB-T:ITIC OSCs were determined to be 1.57 and 1.39 eV, respectively, correlating with the VOC values. Theoretical calculations indicated that pronounced H-aggregation in im-ITIC increases the ECT compared with J-aggregation, contributing to the improved VOC. This study underscores the critical impact of molecular aggregation patterns on energy alignment and VOC enhancement, offering insights into molecular design for achieving high VOC in OSCs.
発行日
2025
出版物タイトル
Journal of Materials Chemistry A
13巻
23号
出版者
Royal Society of Chemistry (RSC)
開始ページ
17720
ISSN
2050-7488
NCID
AA12603290
資料タイプ
学術雑誌論文
言語
英語
OAI-PMH Set
岡山大学
著作権者
© The Royal Society of Chemistry 2025
論文のバージョン
publisher
DOI
Web of Science KeyUT
関連URL
isVersionOf https://doi.org/10.1039/d5ta00178a
ライセンス
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
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