Organiska halvledarmaterial har potential att användas i innovativa applikationer som transparenta och flexibla enheter, och deras låga kostnad gör dem särskilt attraktiva. Egenskaperna hos organiska halvledarmaterial kan justeras genom att kontrollera deras struktur på molekylär nivå genom delar av strukturen som kallas elektronaccepterande enheter. En grupp forskare centrerad vid Osaka University har specifikt skräddarsytt en elektronaccepterande enhet som sedan framgångsrikt användes i en organisk halvledare applicerad i solcellsenheter som visade hög solcellsprestanda. Deras resultat publicerades i NPG Asia Materials .

"Elektronaccepterande enheter är viktiga delar av organiska halvledare, ", säger motsvarande författare Yoshio Aso. "Genom kontrollerad tillsats av elektronegativa fluorgrupper till ett allmänt använt elektronaccepterande material, vi kunde visa exakt kontroll av energinivåerna i den resulterande halvledaren. Denna förmåga att ställa in bandgapet översätts till selektivitet över injektion och transport av hål och/eller elektroner i materialet, vilket är viktigt i potentiella tillämpningar."

Den fluorerade elektronacceptorenheten användes för att framställa en tunnfilmssolcell som jämfördes med en cell baserad på en icke-fluorerad analog. Forskarna fann att det fluorerade materialet visade förbättrad effektomvandlingseffektivitet, upp till 3,12 %. Morfologin hos den fluorerade filmen visade sig också vara god, som stödde den effektiva avgiftsgenerering och -transport som är nödvändig för framgångsrik tillämpning.

"Ju mer vi kan finjustera organiskt halvledarbeteende på molekylär nivå, desto fler möjligheter kommer det att finnas för att demonstrera deras makroskopiska tillämpningar, " säger medförfattaren Yutaka Ie. "Det är vår förhoppning att bandgapkontroll och höga solcellsprestanda som vi har visat kommer att leda till att vårt material appliceras i enheter som organiska lysdioder, fälteffekttransistorer, och tunnfilmssolceller."

Den enkla demonstrationen av kopplingen mellan hög elektronegativitet, större elektronaccepterande tendens, och förbättrad halvledarprestanda, lyfter fram både potentialen och mångsidigheten hos organiska halvledare. Ytterligare eleganta lösningar som denna kan avsevärt bredda utbudet av ƒÎ-konjugerade material, och förstärka fallet för organisk elektronik.