Las células solares de polímero de heterojunción a granel de tipo paralelo son células solares de polímero de heterojunción a granel. | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

Las células solares de heterounión masiva (BHJ) de unión única ofrecen un procesamiento sencillo y bajo costo.
Las células solares en tándem logran mayores eficiencias al incorporar múltiples materiales que absorben la luz, pero a menudo implican configuraciones complejas.
Existe la necesidad de arquitecturas eficientes de células solares que equilibren el rendimiento con la simplicidad de fabricación.

Objetivo del estudio:

Para introducir una nueva arquitectura de células solares de heterojunción masiva de tipo paralelo (PBHJ).
Combinar los beneficios de las células BHJ de una sola unión (simplicidad, bajo costo) con los de las células en tándem (absorbentes de luz múltiples).
Para investigar el transporte de carga y las características de rendimiento del diseño PBHJ.

Principales métodos:

Fabricación de células solares PBHJ utilizando múltiples polímeros donantes y dominios enriquecidos con fullereno.
Caracterización del rendimiento del dispositivo, incluida la corriente de cortocircuito (Jsc) y el voltaje de circuito abierto (Voc).
Comparación del rendimiento del PBHJ con los dispositivos BHJ tradicionales de una sola unión.

Principales resultados:

La arquitectura PBHJ facilita el transporte del portador de carga a través de distintos canales de donante-polímero a los electrodos, imitando una conexión paralela.
Las células solares PBHJ exhibieron una corriente de cortocircuito (Jsc) casi equivalente a la suma de las subcélulas individuales.
Se encontró que el voltaje de circuito abierto (Voc) de los dispositivos PBHJ era intermedio entre los de las subcélulas.
La optimización preliminar condujo a mejoras significativas: hasta un aumento del 40% en Jsc y un aumento del 30% en la eficiencia general (η) en comparación con las células BHJ de una sola unión.

Conclusiones:

La heterounión masiva de tipo paralelo (PBHJ) es un nuevo enfoque viable y prometedor para las células solares orgánicas.
Las células PBHJ integran eficazmente múltiples polímeros que absorben la luz, mientras mantienen una estructura de dispositivo simple.
Esta arquitectura ofrece un camino para mejorar el rendimiento fotovoltaico sin comprometer las ventajas de procesamiento.