Organische halfgeleidermaterialen hebben het potentieel om te worden gebruikt in innovatieve toepassingen zoals transparante en flexibele apparaten, en hun lage kosten maken ze bijzonder aantrekkelijk. De eigenschappen van organische halfgeleidermaterialen kunnen worden afgestemd door hun structuur op moleculair niveau te regelen via delen van de structuur die bekend staan ​​​​als elektronenaccepterende eenheden. Een groep onderzoekers van de Universiteit van Osaka heeft specifiek een elektronenaccepterende eenheid op maat gemaakt die vervolgens met succes werd gebruikt in een organische halfgeleider die werd toegepast in zonnecelapparaten die hoge fotovoltaïsche prestaties vertoonden. Hun bevindingen werden gepubliceerd in NPG Azië-materialen .

"Elektronenaccepterende eenheden zijn belangrijke elementen van organische halfgeleiders, De corresponderende auteur Yoshio Aso zegt. "Door de gecontroleerde toevoeging van elektronegatieve fluorgroepen aan een veelgebruikt elektronenaccepterend materiaal, we waren in staat om nauwkeurige controle van de energieniveaus binnen de resulterende halfgeleider te laten zien. Dit vermogen om de band gap af te stemmen vertaalt zich in selectiviteit over de injectie en transport van gaten en/of elektronen in het materiaal, wat belangrijk is bij mogelijke toepassingen."

De gefluoreerde elektronenacceptoreenheid werd gebruikt om een ​​dunnefilmzonnecel te maken die werd vergeleken met een cel op basis van een niet-gefluoreerde analoog. De onderzoekers ontdekten dat het gefluoreerde materiaal verbeterde energieconversie-efficiëntie vertoonde, tot 3,12%. De morfologie van de gefluoreerde film bleek ook goed te zijn, die de efficiënte opwekking en het transport van lading ondersteunden die nodig zijn voor een succesvolle toepassing.

"Hoe meer we in staat zijn om het gedrag van organische halfgeleiders op moleculair niveau te verfijnen, hoe meer mogelijkheden er zullen zijn om hun macroscopische toepassingen te demonstreren, "Co-auteur Yutaka Ie zegt. "We hopen dat de bandgapcontrole en de hoge fotovoltaïsche prestaties die we hebben aangetoond, ertoe zullen leiden dat ons materiaal wordt toegepast in apparaten zoals organische lichtdioden, veldeffecttransistoren, en dunne film zonnecellen."

De ongecompliceerde demonstratie van het verband tussen hoge elektronegativiteit, grotere neiging tot elektronenacceptatie, en verbeterde halfgeleiderprestaties, benadrukt zowel het potentieel als de veelzijdigheid van organische halfgeleiders. Verdere elegante oplossingen zoals deze zouden het bereik van ƒÎ-geconjugeerde materialen aanzienlijk kunnen verbreden, en de argumenten voor organische elektronica versterken.