Anzeige
A huge market is developing for small disposable electronic devices, ranging from security tags to point-of-care diagnostics. Many of these devices require a power source, and photovoltaic devices (solar cells) are an attractive option.
However, the expense of preparing and processing inorganic semiconductors used in traditional solar cells precludes their use in such applications. Organic photovoltaic devices, meanwhile have great potential in this area; they are relatively easy to prepare and can be processed by simple techniques such as inkjet printing.
Organic photovoltaic devices contain both electron donors, which release an electron when irradiated, and electron acceptors, which complete the circuit necessary to convert light energy into electrical energy. However, mixtures of typical electron donors such as ð-conjugated oligomers—short chains of repeated, unsaturated, organic molecules, with alternating double and single bonds—and electron acceptors, such as C60 (buckminsterfullerene), have a tendency to form alternating stacks that results in lower efficiency. A partial solution is to directly attach the electron donor to the electron acceptor by a covalent bond and have both in a single molecule, but it is still important to have control over how the molecules pack together.
Now, a team of Japanese researchers including Takuzo Aida from the University of Tokyo and Masaki Takata from the RIKEN SPring-8 Center in Harima have designed liquid crystals—a phase that flows like a liquid but has short-range order between the molecules—that spontaneously assemble to form a donor-acceptor array (1). “It’s important to form separated columns or layers of the donors and acceptors, and to make a large contact area between them,” explains Yohei Yamamoto, another member of the team from the Japan Science and Technology Agency in Tokyo.
The molecules they designed feature a fullerene—the electron acceptor—at one end and a thiophene oligomer—the electron donor—at the other. A hydrophobic, or water-repellent, tail is attached to the donor end and a hydrophilic, or water-loving, tail is attached to the acceptor end. This functionalization ensures that the molecules of the liquid crystal line up to produce ordered layers of donors and acceptors and results in efficient photovoltaic behavior. “The liquid characteristics are useful as well,” notes Yamamoto, “the devices are self-healing as defects in the layer structure can be repaired by a simple heating and cooling process.” The design principles developed in this work should lead to the development of high-efficiency organic photovoltaic devices.
(1) Li, W.-S., Yamamoto, Y., Fukushima, T., Saeki, A., Seki, S., Tagawa, S., Masunaga, H., Sasaki, S., Takata, M. & Aida, T. Amphiphilic molecular design as a rational strategy for tailoring bicontinuous electron donor and acceptor arrays: photoconductive liquid crystalline oligothiophene–C60 dyads. Journal of the American Chemical Society 130, 8886–8887 (2008).
The corresponding author for this highlight is based at the RIKEN Structural Materials Science Laboratory
Saeko Okada | Quelle: ResearchSEA
Weitere Informationen: www.rikenresearch.riken.jp/research/576/
www.researchsea.com
Weitere Berichte zu: inkjet printing > inorganic semiconductors > liquid-crystal photovoltaic device > organic molecule > Photovoltaic > RIKEN > single molecule > solar cells
„All4Green“ – Rechnen, wenn der Wind bläst
24.05.2012 | Universität Mannheim
Komplexität beherrschen
23.05.2012 | Siemens AG
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten