La recolección de fisión singlet para la conversión de energía solar: transferencia de uno versus dos electrones de...

Área de la Ciencia:

• La electrónica orgánica es la electrónica orgánica.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.
• La dinámica de la excitación.

Sus antecedentes:

• La fisión singlet crea dos excitones triplet de un excitón singlet, aumentando la eficiencia de las células solares.
• Extraer múltiples pares de agujeros de electrones de estos excitones es clave pero desafiante.
• Comprender los procesos dinámicos en competencia es vital para optimizar la transferencia de múltiples electrones.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la transferencia de uno y dos electrones de los estados de singlet (S(1) y multiexcitón (ME) en el tetraceno/C(60).
• Para sondear procesos dinámicos competidores que influyen en la eficiencia de la transferencia de carga.
• Establecer principios de diseño para la extracción eficiente de múltiples portadores en las interfaces donante/aceptante.

Principales métodos:

• Espectroscopia de fotoemisión con resolución temporal aplicada a la interfaz tetraceno/C60.
• Análisis de la dinámica de transferencia de electrones de los estados S(1) y ME.
• Análisis cinético de las vías de transferencia de un y dos electrones.

Principales resultados:

• La fisión de singlet en el tetraceno es más lenta (~ 7 ps) que en el pentaceno, lo que permite vías de transferencia distintas.
• Evidencia de dos estados distintos de transferencia de carga formados por la transferencia de electrones al LUMO de C60) y LUMO+1.1.
• ~60% de los excitones se someten a una transferencia de un electrón a través de S(1), mientras que ~40% se someten a una transferencia de dos electrones a través de ME.
• La superposición mecánica cuántica de los estados S(1) y ME influye en las vías de transferencia.

Conclusiones:

• El sistema Tetracene (C60) demuestra vías de transferencia de electrones controlables de uno y dos electrones.
• El diseño de la interfaz es crítico para optimizar la extracción multicarrier de la fisión de singlet.
• Los hallazgos proporcionan información para el desarrollo de células solares orgánicas de próxima generación y fotodetectores.