QUANTITATIVE INTRAMOLECULAR FISSION IN OLIGOACENES, MATERIALS, AND METHODS OF USE THEREOF

The present invention provides soluble, stable singlet fission (SF) compounds, compositions, materials, methods of their use, and methods for their preparation that provide efficient intramolecular singlet fission (iSF) and multiple excitons. The SF compound may be a dimer, an oligomer, or a polymer of polyoligoacenes, where for example, the compound achieves a triplet yield reaching about 200% per absorbed photon. In this system, SF does not depend on intermolecular inter-actions. Instead, SF is an intrinsic property of the molecule and therefore occurs independent of intermolecular interactions. Singlet fission has the potential to significantly improve the photocurrent in single junction solar cells and thus raise the Shockley-Queisser power conversion efficiency limit from about 33% to about 46% or greater. Quantitative SF yield at room temperature has only been observed in crystalline solids or aggregates of higher acenes. La présente invention décrit des composés, des compositions, des matériaux solubles et stables de fragmentation de singulet (SF), des procédés pour leur utilisation, et des procédés pour leur préparation qui procurent la fragmentation intramoléculaire efficace de singulet (iSF) et des excitons multiple. Le composé SF peut être un dimère, un oligomère, ou un polymère de polyoligoacènes, où par exemple, le composé atteint un rendement de triplets atteignant environ 200 % par photon absorbé. Dans ce système, la SF ne dépend pas des interactions intermoléculaires. Plutôt, la SF est une propriété intrinsèque de la molécule et par conséquent se produit indépendamment des interactions intermoléculaires. La fragmentation de singulet présente le potentiel d'améliorer significativement le courant photoélectrique dans les piles solaires à jonction unique et ainsi augmente la limite d'efficacité de conversion de courant de Shockley-Queisser d'environ 33 % à environ 46 % ou plus. Le rendement quantitatif de la SF à la température ambiante a uniquement été observé dans des solides cristallins ou des agrégats d'acènes supérieurs.