京都大學Takashi Uemura副教授領導的研究小組與法國高等師範學校(ENS)的研究小組合作,開發了有機有機物。我們成功地創造了一種結構,其中兩種不同類型的分子規則排列,並且交替,這被認為是太陽能電池的最終理想結構。
有機太陽能電池由發射電子並通過光帶正電的供體分子和接收電子並帶負電的受體分子組成。給體和受體規則交替排列的結構,稱為互穿結構,被認為是有機太陽能電池的最終理想結構,因為它可以產生高效率和長壽命的電荷分離狀態。然而,供體和受體通常是隨機混合的,很難精確控制它們的排列。
研究小組此前發現,通過將聚合物限制在多孔金屬配合物(MOF)的孔隙空間內,可以在分子水平上精確控制聚合物鏈的方向和數量。
利用這些知識,在本研究中,在含有二氧化鈦的 MOF 中合成了供體分子聚噻吩,該 MOF 被稱為受體分子,並成功生產出來。結果,承載電流的電荷的壽命比以前延長了約 1000 倍,並且我們成功地極大地穩定了極其不穩定的電荷。
這項研究成果的應用有望提高包括有機太陽能電池在內的各種能量轉換裝置的效率。