Singlet Fission
Project goals
Singlet fission is a usually inefficient process in which a molecular chromophore excited into its singlet state shares energy with a nearby ground state chromophore, producing a pair of triplet excited chromophores, at first coupled into an overall singlet. It has been pointed out that if it were fully efficient and if each triplet produced an electron-hole pair, it would permit the theoretical efficiency limit of 1/3 for a single junction solar cell to be increased to almost 1/2. Unfortunately, the details of the singlet fission process are not well understood, and the requirements for the design of an effective molecular sensitizer are not clear. We propose to use quantum chemical theory to develop the needed structure design rules, both for chromophores and inter-chromophore coupling. We will synthesize the optimal candidates and perform photophysical measurements to determine their singlet fission triplet yields. The results will be used to verify and further improve the design rules. The project aims to expand the limited range of structures undergoing singlet fission.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 19 (SGA0201500001)
Main participants
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
15-19143S
Alternative language
Project name in Czech
Singletové štěpení
Annotation in Czech
Singletové štěpení je obvykle málo účinný proces, ve kterém molekulární chromofor excitovaný do svého singletového stavu sdílí energii se základním stavem sousedního chromoforu za vzniku páru tripletů excitovaných chromoforů. Bylo potvrzeno, že za předpokladu, že by tento proces byl účinný a každý takto vzniklý triplet poskytl pár elektron/díra, by limit pro účinnost solárního článku (1/3) byl zvýšen téměř na 1/2. Detaily celého procesu nejsou zcela pochopeny a zvláště není jasné, jakou strukturu a vzájemnou polohu chromoforů mají látky mít. V tomto projektu navrhujeme využít kvantově chemickou teorii pro nalezení zákonitostí vedoucích k návrhu nových struktur pro chromofory i jejich spojení. Takto získané vhodné struktury připravíme a následně proměříme jejich fotofyzikální charakteristiky, abychom určili výtěžek tripletových stavů z procesu singletového štěpení. Výsledky využijeme pro další zpřesnění a úpravu pravidel pro návrh úspěšných struktur. Výsledkem bude rozšíření typů struktur vykazujících singletové štěpení a pokrok v návrhu fotovoltaických solárních článků.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project aimed at identifying systems with a potential for singlet fission. The result of the project was an advancement in quantum-chemical methodology as well as number of experimental results. The project also has potential in solar energy technology. The final card could be more detailed. The project led to a large number of publications and lectures.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2015
Realization period - end
Dec 31, 2017
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 5, 2017
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP18-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
May 4, 2018
Finance
Total approved costs
10,480 thou. CZK
Public financial support
10,480 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 480 CZK thou.
Public support
10 480 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
01. 01. 2015 - 31. 12. 2017