Estructura columnar en heterounión a granel en dispositivos fotovoltaicos orgánicos p-i-n de tres capas procesables...

Área de la Ciencia:

• La electrónica orgánica es la electrónica orgánica.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Los materiales orgánicos procesables en solución son cruciales para la fabricación rentable de células solares.
• La tetrabenzoporfirina (BP) y los derivados del fullereno son semiconductores orgánicos prometedores para aplicaciones fotovoltaicas.
• El logro de estructuras bien definidas de heterounión masiva es clave para optimizar la separación de carga y el transporte en células solares orgánicas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo protocolo de fabricación procesable por solución para dispositivos orgánicos fotovoltaicos (OPV).
• Para investigar el autoensamblaje y la morfología de una tetrabenzoporfirina (BP) y bis (dimetilfenilsililmetil) [60] capa activa de fullereno (SIMEF).
• Fabricar y caracterizar dispositivos OPV p-i-n de tres capas utilizando el protocolo desarrollado.

Principales métodos:

• Se sintetizó y procesó un precursor soluble de tetrabenzoporfirina (BP) y bis ((dimetilfenilsililmetil) [60]fullereno (SIMEF) a partir de la solución.
• Se fabricó una arquitectura de dispositivo p-i-n de tres capas utilizando una técnica de recubrimiento de espín.
• Se analizó la morfología de la capa activa de heterounión a granel, centrándose en la cristalización vertical de BP.
• El rendimiento fotovoltaico se caracterizó bajo condiciones de iluminación estándar.

Principales resultados:

• Se estableció con éxito un nuevo protocolo de fabricación procesable por solución para dispositivos fotovoltaicos p-i-n de tres capas.
• La capa activa exhibió una estructura de heterojunción masiva bien definida con cristales de BP columnares orientados verticalmente crecidos a partir de la capa p.
• Los dispositivos fabricados lograron una eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 5,2%.
• Los parámetros clave del dispositivo incluyen un voltaje de circuito abierto (VOC) de 0,75 V, una densidad de corriente de cortocircuito (JSC) de 10,5 mA/cm2 y un factor de llenado (FF) de 0,65.

Conclusiones:

• El protocolo procesable en solución desarrollado permite la creación de morfologías ordenadas de heterounión a granel en dispositivos fotovoltaicos orgánicos.
• El crecimiento vertical de los cristales del material donante de tetrabenzoporfirina contribuye significativamente al rendimiento del dispositivo.
• El PCE alcanzado del 5,2% demuestra el potencial de este enfoque para la fabricación eficiente y escalable de células solares orgánicas.