Las cadenas laterales lineales en los polímeros benzo[1,2-b:4,5-b']ditiofeno-tieno[3,4-c]pirrol-4,6-diona dirigen el...

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 cadenas laterales de solubilización en polímeros π-conjugados influyen en el autoensamblaje y el rendimiento en dispositivos de película delgada.
• Predecir el impacto de la estructura de la cadena lateral en las propiedades del polímero sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el papel de las cadenas laterales lineales frente a las ramificadas en los polímeros de poli (benzo [1,2-b:4,5-b'] diitiofen-tieno [3,4-c] pirrol-4,6-dión) (PBDTTPD) para las células solares de heterounión a granel (BHJ).
• Para correlacionar el autoensamblaje del polímero y la orientación de la columna vertebral con la eficiencia de las células solares.

Principales métodos:

• Sintetizó y caracterizó polímeros PBDTTPD con estructuras de cadenas laterales variables (lineal frente a ramificado).
• Celdas solares fabricadas por BHJ utilizando estos polímeros y PC71BM como aceptor.
• Se analizó la morfología de la película delgada y la orientación del polímero.

Principales resultados:

• La sustitución de las cadenas laterales ramificadas por las lineales en motivos BDT alteró críticamente el autoensamblaje y la orientación de la columna vertebral, lo que condujo a una caída significativa en la eficiencia de las células solares.
• Para los motivos BDT ramificados, el control del número de carbono alifático en los motivos lineales TPD mejoró el rendimiento del material.
• Se lograron eficiencias de conversión de potencia del 8,5% y voltajes de circuito abierto de 0,97 V con polímeros PBDTTPD en dispositivos BHJ.

Conclusiones:

• Las cadenas laterales lineales tienen un impacto negativo en el rendimiento del polímero PBDTTPD en las células solares BHJ debido al autoensamblaje y la orientación alterados.
• Las estructuras optimizadas de la cadena lateral ramificada, particularmente en los motivos TPD, son cruciales para los polímeros PBDTTPD de alto rendimiento.
• Los polímeros PBDTTPD se muestran prometedores como donantes eficientes para las células de brecha de banda alta en las células solares en tándem.