Les matériaux semi-conducteurs organiques ont le potentiel d'être utilisés dans des applications innovantes telles que des dispositifs transparents et flexibles, et leur faible coût les rend particulièrement attractifs. Les propriétés des matériaux semi-conducteurs organiques peuvent être ajustées en contrôlant leur structure au niveau moléculaire à travers des parties de la structure appelées unités acceptant les électrons. Un groupe de chercheurs basé à l'Université d'Osaka a spécifiquement conçu une unité acceptant les électrons qui a ensuite été utilisée avec succès dans un semi-conducteur organique appliqué dans un dispositif de cellule solaire qui a montré des performances photovoltaïques élevées. Leurs conclusions ont été publiées dans NPG Asie Matériaux .

"Les unités acceptant les électrons sont des éléments importants des semi-conducteurs organiques, " auteur correspondant Yoshio Aso dit. " Grâce à l'ajout contrôlé de groupes fluor électronégatifs à un matériau accepteur d'électrons largement utilisé, nous avons pu montrer un contrôle précis des niveaux d'énergie dans le semi-conducteur résultant. Cette capacité à régler la bande interdite se traduit par une sélectivité sur l'injection et le transport de trous et/ou d'électrons au sein du matériau, ce qui est important dans les applications potentielles."

L'unité accepteur d'électrons fluoré a été utilisée pour préparer une cellule solaire à couche mince qui a été comparée à une cellule basée sur un analogue non fluoré. Les chercheurs ont découvert que le matériau fluoré présentait une efficacité de conversion de puissance améliorée, jusqu'à 3,12 %. La morphologie du film fluoré s'est également avérée bonne, qui a soutenu la génération de charge efficace et le transport qui est nécessaire pour une application réussie.

"Plus nous sommes en mesure d'affiner le comportement des semi-conducteurs organiques au niveau moléculaire, plus il y aura de possibilités pour démontrer leurs applications macroscopiques, ", déclare le co-auteur Yutaka Ie. "Nous espérons que le contrôle de la bande interdite et les performances photovoltaïques élevées que nous avons démontrées conduiront à l'application de notre matériau dans des dispositifs tels que les diodes électroluminescentes organiques, transistors à effet de champ, et des cellules solaires à couche mince."

La démonstration directe du lien entre la haute électronégativité, une plus grande tendance à accepter les électrons, et des performances améliorées des semi-conducteurs, met en évidence à la fois le potentiel et la polyvalence des semi-conducteurs organiques. D'autres solutions élégantes telles que celle-ci pourraient élargir considérablement la gamme de matériaux conjugués ƒƒ, et renforcer les arguments en faveur de l'électronique organique.