Dependencia de composición de la tensión de circuito abierto en las células solares de heterojunción de mezcla...

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 de heterounión a granel (BHJ) son un área clave en la electrónica orgánica.
• Las mezclas ternaras ofrecen potencial para mejorar el rendimiento sobre las mezclas binarias.
• El ajuste de la composición del polímero es crucial para optimizar la eficiencia de las células solares BHJ.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el rendimiento de las células solares BHJ de mezcla ternaria utilizando dos análogos P3HT y PC(61) BM.
• Comprender el impacto de las relaciones de componentes variables en parámetros del dispositivo como V{\displaystyle V}oc), J{\displaystyle J}sc) y FF.
• Demostrar la eficacia de las mezclas ternaras para la eficiencia de la energía orgánica fotovoltaica.

Principales métodos:

• Fabricación de celdas solares BHJ de mezcla ternaria con diferentes proporciones de poli (poly-hexylthiophene-co-3-poly-ethylhexylthiophene) (P3HT) y poli (poly-hexylthiophene-thiophene-diketopyrrolopyrrole) (P3HTT-DPP-10%) como donantes y fenil-C (poly-C61) -ester metílico de ácido butírico (PC61) como aceptor.
• Optimización de la relación polímero:fullereno general para cada polímero:relación polímero.
• Caracterización del rendimiento del dispositivo, incluido el voltaje de circuito abierto (Voc), la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc), el factor de llenado (FF) y la eficiencia de conversión de potencia (PCE).
• Mediciones externas de eficiencia cuántica (EQE) para verificar la absorción de polímeros complementarios.

Principales resultados:

• El voltaje de circuito abierto (V ((oc)) mostró una dependencia lineal del contenido de P3HT ((75) -co-EHT ((25)) cuando se optimizaron las relaciones.
• Las densidades de corriente de cortocircuito (J ((sc)) en las mezclas ternaras superaron a las de las mezclas binarias debido a la absorción complementaria.
• Se lograron consistentemente altos factores de llenado (FF) por encima de 0.59, atribuidos a una mayor movilidad de los portadores de carga.
• Las eficiencias de conversión de potencia alcanzaron hasta el 5,51% en las mezclas ternaras, superando a las mezclas binarias (3,16% y 5,07%).

Conclusiones:

• Las mezclas ternaras optimizadas proporcionan una estrategia general y efectiva para la energía fotovoltaica orgánica de alto rendimiento.
• La composición de la mezcla ternaria se puede ajustar para lograr variaciones regulares en V {\\displaystyle V} oc) y J {\\displaystyle J} sc) mejoradas.
• Los hallazgos apoyan el uso de mezclas ternaras para células solares orgánicas eficientes procesadas en un solo paso de capa activa.