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Enregistrement W2312398602 · doi:10.1021/ar400136b

Design and Synthesis of Molecular Donors for Solution-Processed High-Efficiency Organic Solar Cells

2013· article· en· W2312398602 sur OpenAlexaff
Jessica E. Coughlin, Zachary B. Henson, Gregory C. Welch, Guillermo C. Bazan

Notice bibliographique

RevueAccounts of Chemical Research · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueOrganic Electronics and Photovoltaics
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésOrganic solar cellMaterials scienceNanotechnologyPolymer solar cellPolymerCharacterization (materials science)Energy conversion efficiencySmall moleculeOptoelectronicsChemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Organic semiconductors incorporated into solar cells using a bulk heterojunction (BHJ) construction show promise as a cleaner answer to increasing energy needs throughout the world. Organic solar cells based on the BHJ architecture have steadily increased in their device performance over the past two decades, with power conversion efficiencies reaching 10%. Much of this success has come with conjugated polymer/fullerene combinations, where optimized polymer design strategies, synthetic protocols, device fabrication procedures, and characterization methods have provided significant advancements in the technology. More recently, chemists have been paying particular attention to well-defined molecular donor systems due to their ease of functionalization, amenability to standard organic purification and characterization methods, and reduced batch-to-batch variability compared to polymer counterparts. There are several critical properties for efficient small molecule donors. First, broad optical absorption needs to extend towards the near-IR region to achieve spectral overlap with the solar spectrum. Second, the low lying highest occupied molecular orbital (HOMO) energy levels need to be between -5.2 and -5.5 eV to ensure acceptable device open circuit voltages. Third, the structures need to be relatively planar to ensure close intermolecular contacts and high charge carrier mobilities. And last, the small molecule donors need to be sufficiently soluble in organic solvents (≥10 mg/mL) to facilitate solution deposition of thin films of appropriate uniformity and thickness. Ideally, these molecules should be constructed from cost-effective, sustainable building blocks using established, high yielding reactions in as few steps as possible. The structures should also be easy to functionalize to maximize tunability for desired properties. In this Account, we present a chronological description of our thought process and design strategies used in the development of highly efficient molecular donors that achieve power conversion efficiencies greater than 7%. The molecules are based on a modular D(1)-A-D(2)-A-D(1) architecture, where A is an asymmetric electron deficient heterocycle, which allowed us to quickly access a library of compounds and develop structure-property-performance relationships. Modifications to the D1 and D2 units enable spectral coverage throughout the entire visible region and control of HOMO energy levels, while adjustments to the pendant alkyl substituents dictate molecular solubility, thermal transition temperatures, and solid-state organizational tendencies. Additionally, we discuss regiochemical considerations that highlight how individual atom placements can significantly influence molecular and subsequently device characteristics. Our results demonstrate the utility of this architecture for generating promising materials to be integrated into organic photovoltaic devices, call attention to areas for improvement, and provide guiding principles to sustain the steady increases necessary to move this technology forward.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,253
Écart entre enseignants0,238 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations479
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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