Copolímero fluorado PCPDTBT con aumento de la tensión de circuito abierto y reducción de la recombinación para las...

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 son cruciales para la energía renovable.
• Los polímeros de baja banda son componentes clave en las células solares eficientes.
• Comprender la generación de carga y la recombinación es vital para la optimización del rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo copolímero fluorado (F-PCPDTBT) para mejorar el rendimiento de las células solares.
• Para investigar el impacto de la fluoración en la agregación de polímeros y las características del dispositivo.
• Para analizar la dependencia de campo de la generación de portadores de carga y la dinámica de recombinación.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización del nuevo copolímero fluorado (F-PCPDTBT).
• Fabricación y ensayo de células solares de heterounión a granel utilizando F-PCPDTBT y PC(70) BM.
• Espectroscopia óptica y microscopía electrónica de transmisión con resolución de energía para estudios morfológicos.
• Campo de recolección con retraso temporal y extracción de carga por voltaje linealmente creciente para el análisis de la dinámica de carga.

Principales resultados:

• F-PCPDTBT exhibe una mayor eficiencia de conversión de potencia en comparación con PCPDTBT.
• La fluoración reduce el nivel de HOMO del polímero, lo que lleva a voltajes de circuito abierto superiores a 0,7 V.
• F-PCPDTBT muestra una agregación más fuerte, que requiere menos aditivos para un rendimiento óptimo.
• Se observó una reducción del geminado y una reducción de 3 veces en la recombinación no geminada.
• Las mezclas F-PCPDTBT optimizadas lograron una eficiencia de conversión de energía del 6,16% (14 mA/cm2) Jsc, 0,74 V Voc, 58% FF).

Conclusiones:

• El nuevo copolímero fluorado (F-PCPDTBT) mejora significativamente la eficiencia de las células solares al minimizar la recombinación de cargas.
• La reducción de la recombinación de geminado y no geminado, junto con una agregación favorable, contribuyen a un rendimiento superior del dispositivo.
• El alto rendimiento y la baja brecha de banda del F-PCPDTBT lo convierten en un material prometedor para células solares en tándem eficientes basadas en polímeros.