Desarrollo de copolímeros conjugados con gran brecha de banda para eficientes células solares orgánicas regulares,...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Electrónica orgánica y electrónica orgánica.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Los copolímeros conjugados son esenciales para las células solares orgánicas.
• El ajuste de las estructuras de la columna vertebral del polímero influye en las propiedades electrónicas y el rendimiento del dispositivo.
• La incorporación de flúor y azufre puede mejorar el transporte de carga y los niveles de energía.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevos copolímeros conjugados (PBDTFBZO y PBDTFBZS).
• Investigar el impacto del dialquilteol y los sustitutos del flúor en las propiedades de los polímeros.
• Para evaluar el rendimiento de estos copolímeros en células solares poliméricas individuales y en tándem.

Principales métodos:

• Síntesis de dialéctilo sustituido por benzo[1,2-b:4,5-b'] donante de ditiofeno y bloques aceptores de benzotriazol monofluorado.
• Caracterización de las brechas de banda del copolímero, los niveles de energía HOMO y LUMO.
• Fabricación y ensayo de células solares poliméricas de unión única y en tándem utilizando PBDTFBZO y PBDTFBZS.

Principales resultados:

• Los copolímeros sintetizados exhiben grandes brechas de banda y profundos niveles de HOMO/LUMO.
• Los dispositivos lograron mejorar la tensión de circuito abierto (Voc), la corriente de cortocircuito (Jsc) y el factor de llenado (FF).
• Los dispositivos individuales alcanzaron un 7,74% de eficiencia de conversión de potencia (PCE); los dispositivos en tándem lograron hasta un 9,40% de PCE.

Conclusiones:

• La incorporación de dialquiltiol y flúor ajusta efectivamente los niveles de energía y mejora el rendimiento de las células solares.
• PBDTFBZO y PBDTFBZS demuestran potencial como materiales donantes de polímeros eficientes.
• Estos materiales son prometedores para el desarrollo de células solares poliméricas de gran área.