研究者は分子工学を利用して有機太陽電池の効率を向上させます

研究者らは、側鎖工学を利用して分子相互作用を改善する方法を開発することにより、ポリマー太陽電池技術を大きく進歩させた。このアプローチにより、有毒なハロゲン化処理溶媒の必要性がなくなり、バッテリーの効率と安定性が向上します。この研究は、オリゴエチレングリコール（OEG）ベースの側鎖の利点を強調し、ウェアラブルデバイスにより適した、より環境に優しく、より効率的な太陽電池に向けた重要な一歩を示しています。

ポリマー太陽電池は軽量で柔軟性があることで知られており、ウェアラブルデバイスに最適です。しかし、製造プロセスで必要とされる有毒なハロゲン化溶媒が、その広範な使用を妨げています。これらの溶媒は、太陽電池の魅力を制限する環境および健康上のリスクを引き起こします。残念ながら、毒性の低い代替溶媒は同じ溶解度を持たないため、より高い温度とより長い処理時間を必要とします。

この効率の低さがポリマー太陽電池の応用をさらに妨げています。ハロゲン化溶媒の使用を必要としない方法が開発されれば、有機太陽電池の効率が大幅に向上し、ウェアラブル技術により適したものになる可能性がある。

最近発表された論文の中で、研究者らは、側鎖エンジニアリングを使用してポリマー供与体と小分子受容体の間の分子相互作用を改善し、それによってハロゲン化処理溶媒の必要性を減らす方法を概説しています。

この論文は最近、NanoResearch Energy に掲載されました。

「ポリマードナーと低分子アクセプターの混合形態は、ドナー材料とアクセプター材料の間の界面エネルギーによって決定される分子相互作用によって大きく影響されます。それらの表面張力値が類似している場合、ドナーとアクセプター間の界面エネルギーと分子相互作用はより良好になることが期待されます」と韓国の慶尚国立大学教授のユンヒ・キム氏は述べた。 「ポリマー供与体の親水性を高め、分子の脱ハイブリダイゼーションを軽減するには、側鎖エンジニアリングが実行可能なアプローチとなる可能性があります。」

サイドチェーンエンジニアリングの役割

側鎖エンジニアリングでは、分子の主鎖に側鎖と呼ばれる化学基を追加します。側鎖の化学基は、高分子の特性に影響を与える可能性があります。研究者らは、オリゴエチレングリコール（OEG）ベースの側鎖を追加すると、側鎖の酸素原子のおかげでポリマー供与体の親水性が高まるのではないかと推測した。親水性の分子は水に引き寄せられます。