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Angew Chem Int Ed Engl.
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Revealing Intrinsic Free Charge Generation: Promoting the Construction of Over 19% Efficient Planar p-n Heterojunction Organic Solar Cells
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物質:
- フレンケル励起子
- ワニエ-モット励起子
- 共役材料
- PVDF-TrFE
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方法:
- フレンケル励起子の高い結合エネルギーと非常に短い拡散距離に基づく界面電荷移動媒介自由キャリア生成メカニズムの再検討
- 特定の三次元ドナー-アクセプター共役パッキングを持つ共役材料の提案
- 純粋な平面p-nヘテロ接合 (PHJ) OSCの製造
- デバイスの内蔵電場を調整するためのPVDF-TrFEの導入
- 三元最適化による効率の向上
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新発見:
- 純粋な相でワニエ-モット励起子を自由キャリアに自発的に分離する独特の電荷光生成メカニズムの発見
- 緑色直交溶媒を使用したPHJ OSCがBHJ OSCと同等の性能を示すこと
- 平面p-i-n PHJ OSCが18%以上の高効率と安定性を達成
- 三元最適化により19%以上の効率を達成し、PHJ OSCの新しい効率記録を樹立
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ChemSusChem.
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Engineering Cascade Bio-solar Cells Inspired by the Z-Scheme of Oxygenic Photosynthesis: Layered Chlorophyll and Bacterio-chlorophyll Derivatives
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物質:
- クロロフィル誘導体 (Chl)
- バクテリオクロロフィル誘導体 (BChl)
- 光電流
- Chl-/BChl+ 種
- Chl+/BChl- 種
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方法:
- 酸素発生型光合成の自然なZスキームを模倣した層状カスケードバイオソーラーセル (CBSC) の設計
- 活性層におけるPSIアナログとしてのクロロフィル誘導体 (Chl) の使用
- PSIIアナログとしてのバクテリオクロロフィル誘導体 (BChl) の使用
- 近赤外領域での光電流の検出と外部量子効率測定による検証
- サブナノ秒過渡吸収分光法によるBChlからChlへの長時間の電荷移動 (CT) 状態の観察
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新発見:
- BChl (PSIIアナログ) からChl (PSIアナログ) への優勢な電子フローの確認
- 自然なZスキーム電子移動の効果的な再現
- バイオインスパイアードソーラーセルの設計における重要な進展
- 人工光合成システムの開発と光電変換理論および効率の向上に関する深い洞察の提供
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Phys Chem Chem Phys.
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A theoretical comparison of different third component content in ternary organic solar cells
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物質
- 有機太陽電池(OSCs)の三元太陽電池。
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三元活性層:
- B1:Y7 (10 wt%):BO-4Cl
- B1:Y7 (50 wt%):BO-4Cl
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三元活性層における主な分子積層パターン:
- IC-T
- IC-BDT
- IC-RHD
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方法
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分子動力学シミュレーションを用いた4つの二元複合体の解析:
- B1:BO-4Cl (10 wt%)
- B1:BO-4Cl (50 wt%)
- B1:Y7 (10 wt%)
- B1:Y7 (50 wt%)
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各積層パターンの特性計算:
- 電荷分離カップリング
- 電荷分離速度
- 相互作用エネルギー
- 電荷移動(CT)状態とCT経路の解析
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新発見
- Y7の含有量が増加すると、IC-T積層の割合が減少し、IC-BDT積層が増加する。
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IC-T積層は以下の特性に優れる:
- 電荷分離カップリングと速度が高い
- 相互作用エネルギーが小さい
- B1:Y7 (10 wt%):BO-4Clでは、IC-T積層が多いほどCT状態やCTメカニズムが増加し、PCE(電力変換効率)が向上する。
- 三量体においても、CT状態とCT経路の増加が電荷分離を効率化する。
- 第三成分の含有量がセル性能に与える影響についての基礎知識を提供し、Yシリーズ非フラーレン受容体材料を用いた実験的研究の理論的指針となる。
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J Chem Phys.
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Photoionization-induced charge separation for efficient solar energy conversion
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物質
- アルカン溶液
- 芳香族有機結晶
- 色素増感太陽電池(Dye-sensitized solar cells)
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方法
- 光誘起電荷分離過程の解析
- 電子が離散的な電子状態から連続的な電子状態へ移動するフォトイオン化過程の研究
- フォトイオン化のしきい値エネルギーと効率に特化した評価
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新発見
- 太陽エネルギー変換システムにおける電荷分離メカニズムの理解の深化
- アルカン溶液および芳香族有機結晶での知見を基にした色素増感太陽電池におけるフォトイオン化誘導型電荷分離メカニズムの提案
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Luminescence.
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Investigation of Er3+-Doped BaF2 Single Crystals for Infrared Emission and Photovoltaic Efficiency Enhancement
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物質:
- Er3+ドープBaF2単結晶
- 4I11/2レベル
- 1500 nm励起
- 538 nmおよび650 nmの可視帯
- 971 nmの近赤外放射
- 光電流
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方法:
- 1500 nm励起下での4I11/2レベルからの赤外放射の調査
- アップコンバージョンメカニズムを利用してシリコンベースの太陽電池の効率を向上させる
- 480-1080 nmの範囲でのアップコンバージョン放射スペクトルの記録
- 4I11/2蛍光減衰の上昇時間と約15 msの長い減衰の観察
- 低い人口反転係数からの正の光利得の測定
- 1500 nm波長の放射を照射した光起電力デバイス上での光電流の記録
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新発見:
- 971 nmの強い放射が約0.23 × 10^-20 cm^2の放射断面積を持つこと
- 4I11/2レベルからのレーザー放射の可能性
- 1500 nm波長の放射を照射した際に85 mWの照射電力で300 μAの光電流を記録
- Er3+ドープBaF2結晶がシリコンベースの太陽電池の効率を大幅に向上させるのに非常に適していること
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Mater Horiz
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Differentiating the origins of local charge transfer in oxides and hybrid halides by accumulating charge
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物質:
- Pb(Zr₀.₂Ti₀.₈)O₃(強誘電体)
- Hf₀.₅Zr₀.₅O₂(酸化物)
- TiO₂(酸化物)
- FAPbI₃(ハイブリッドハライド)
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方法:
- 高感度累積電荷移動分光法(ACTS)の提案
- ナノスケールでの動的電荷挙動のプロービング
- 一連の比較的低電圧波形による累積電荷生成
- 感度 6.66 MV m⁻¹ の達成
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新発見:
- 強誘電体において、明確な分極スイッチング電荷を検出
- メモリスタ材料において、酸素空孔移動に関連する特異な電荷挙動を識別
- ハイブリッドハライドにおいて、トラップ状態に関連する電荷挙動を識別
- ACTS により、ナノスケールでの電荷移動挙動を局所的に識別できる可能性を示唆
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Sci Adv.
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Dimensional engineering of interlayer for efficient large-area perovskite solar cells with high stability under ISOS-L-3 aging test
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物質:
- 低次元ペロブスカイト (LDPs)
- 三次元ペロブスカイト (3Dペロブスカイト)
- 異性体リガンド
- 2,2',7,7'-テトラキス[N,N-ジ(4-メトキシフェニル)アミノ]-9,9'-スピロビフルオレン
- ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン]
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方法:
- 低次元ペロブスカイトを三次元ペロブスカイトのインターレイヤーとして利用
- 次元工学を用いて1Dおよび2D構造の制御可能な成長を促進
- 異性体リガンドの静電ポテンシャル分布と立体効果の違いによるLDPsの形成
- 1D構造によるチャネル配向とエネルギーレベル整合性を持つ電荷移動の促進
- 2,2',7,7'-テトラキス[N,N-ジ(4-メトキシフェニル)アミノ]-9,9'-スピロビフルオレンを使用したペロブスカイトソーラーモジュール (PSM) の製造
- ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン]を使用したPSMの加速老化試験 (ISOS-L-3) の実施
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新発見:
- 10×10 cm²のPSMで20.20%、6×6 cm²のPSMで22.05%の効率を達成
- 6×6 cm²のPSMが1000時間後に初期効率の約95%を維持し、n-i-p構造モジュールの最高の安定性を記録