Generación de excitones triplet en celdas solares de heterounión masiva basadas en fullerenos endoderales

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Electrónica orgánica y electrónica orgánica.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas de heterounión masiva (BHJ) ofrecen potencial para la energía renovable de bajo costo.
• El nitruro trimetálico endodérrico fullereno Lu(3) N@C(80)-PCBEH demuestra una mayor tensión de circuito abierto (V(OC)) en comparación con los aceptores estándar de PC(61) BM.
• La mejora de la corriente de cortocircuito es crucial para la eficiencia de conversión de potencia (PCE) competitiva en estos dispositivos BHJ.

Objetivo del estudio:

• Investigar los factores que limitan el J(SC) en las células solares BHJ que utilizan el aceptor Lu(3) N@C(80)-PCBEH.
• Analice la fotogeneración, el transporte de la carga portadora y la dinámica de extracción en estos avanzados sistemas BHJ.
• Identificar los mecanismos subyacentes responsables de la reducción de la fotocorriente a pesar de las altas concentraciones de COV.

Principales métodos:

• Espectroscopia óptica para evaluar el apagado de la fotoluminiscencia.
• Técnicas de extracción de la carga portadora para evaluar el transporte de carga.
• Análisis morfológico de las mezclas de BHJ.
• Mediciones sensibles al espín para detectar la dinámica del excitón.

Principales resultados:

• Se observó un apagado de la fotoluminiscencia 2 veces más débil en las mezclas Lu(3) N@C(80)-PCBEH.
• Se detectaron excitones intercadenales residuales y excitones triplet en cadenas de polímeros.
• Estos excitones triplet estaban ausentes en las mezclas de referencia P3HT:PC(61) BM.
• Identificó la transferencia de electrones hacia atrás a los estados triplet y el rendimiento de disociación de excitones más bajos como cuestiones clave.

Conclusiones:

• La transferencia de electrones hacia atrás a los estados triplet reduce significativamente la fotocorriente.
• La transferencia de carga intramolecular en Lu(3) N@C(80)-PCBEH reduce la eficiencia de la disociación de la excitación.
• Estos factores colectivamente explican la reducción de J(SC) en las células solares BHJ con este aceptor de alto voltaje.