Células solares de heterojunción de mezcla ternaria eficiente en masa con voltaje de circuito abierto sintonizable

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 a granel (BHJ) son una prometedora tecnología de energía renovable.
• Se están explorando mezclas ternaras, que incorporan un tercer componente, para mejorar el rendimiento de BHJ.
• Comprender la interacción de múltiples aceptores es crucial para optimizar la eficiencia del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial de la mezcla ternaria BHJ para mejorar el rendimiento de las células solares orgánicas.
• Examinar un sistema modelo utilizando poli- 3-hexiltiofeno (P3HT) como el donante y dos aceptores de fullereno (PC61BM e ICBA).

Principales métodos:

• Fabricación de células solares BHJ con una relación fija de P3HT:fullereno (1:1).
• Variación sistemática de la composición del componente de fullereno (proporción PC61BM: ICBA).
• Caracterización del rendimiento del dispositivo fotovoltaico, incluida la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc), el factor de llenado (FF) y el voltaje de circuito abierto (Voc).

Principales resultados:

• Los productos exhibieron altos Jsc y FF (>0.57) en todas las proporciones de fullereno.
• Voc era sintonizable, desde 0,61 V hasta 0,84 V, mediante el ajuste de la fracción ICBA.
• Voc en mezclas ternarias no está limitado por el Voc más bajo de las mezclas binarias y puede variar independientemente de Jsc y FF.

Conclusiones:

• Las mezclas ternarias ofrecen una estrategia efectiva para maximizar el producto JscVoc en las células solares BHJ.
• Este enfoque permite eficiencias que potencialmente exceden los límites teóricos de las mezclas binarias.
• La selección juiciosa de los componentes donantes y aceptantes en los sistemas ternales es clave para los dispositivos de alto rendimiento de una sola capa activa.