Rationale Synthese, optoelektronische und photovoltaische Charakterisierung von großen, monodispersen n-Typ Oligomeren via effizienter direkter Arylierung

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Sommer
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274393560

Akzeptormaterialien, die nicht auf Fullerenen basieren, werden als NFAs bezeichnet und als n-Typ Materialien in der organischen Photovoltaik (OPV) verwendet. NFAs können entweder kleine, monodisperse Moleküle sein, oder disperse, konjugierte Polymere. NFAs haben kürzlich zu äußerst effizienten Solarzellen mit Wirkungsgraden von 10-15 % geführt. Dennoch bleibt unklar zu welchem Anteil die beiden Hauptunterschiede dieser Materialklassen, die Dispersität und die Kettenlänge, zu dieser Verbesserung beitragen. Dabei ist die Klärung dieser Frage für eine weitere Steigerung der Effizienz von Solarzellen, sowie für eine ganze Reihe an fundamentalen Fragestellungen unabdingbar. Monodisperse n-Typ Oligomere haben Eigenschaften die zwischen denen von kleinen, monodispersen Molekülen und dispersen, konjugierten Polymeren verortet sind. Die Untersuchung von definierten n-Typ Oligomeren verschiedener Länge wurde bis jetzt durch den synthetischen Zugang und aufwändige Reaktionssequenzen stark limitiert. Daher ist auch ihre Nützlichkeit für die organische Photovoltaik weitestgehend unerforscht. In diesem Antrag werden wir definierte, monodisperse n-Typ Oligomere verschiedener Länge herstellen. Mit Hilfe von wichtigen Erkenntnissen bezüglich des Mechanismus der Direkten Arylierungspolykondensation von 2,6-Dibromnaphthalindiimid (NDIBr2) and 2,2´-Bithiophene (T2) aus der letzten Antragsperiode werden wir mehrere Oligomere (NDIT2)n bis zum 33-mer herstellen. Die Synthese wird nur sehr wenige Schritte beinhalten, die Aufreinigung soll nur durch Umkristallisation erfolgen damit die Oligomere auf der Grammskala hergestellt werden können. Die hier vorgeschlagenen Oligomere sind einzigartige Materialien die fundamentale optische, thermische und morphologische Untersuchungen erlauben. Um Effekte von Dispersität und Kettenlänge zu untersuchen werden zuletzt die Eigenschaften der Oligomere – sowohl in reiner Form als auch in binären Blends – mit denen ihrer polymeren Analoga verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen