Recombinación bimolecular cuantitativa en la energía fotovoltaica orgánica a través de la formación de excitones...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los fotovoltaicos orgánicos (OPV) sufren pérdidas de eficiencia debido a la recombinación bimolecular que forma excitones triplet.
• Estos excitones triplet se desintegran de manera no radiativa, lo que limita la eficiencia cuántica interna (IQE) de los dispositivos OPV.
• El control de la morfología a nanoescala es crucial para optimizar la dinámica de carga y el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el impacto del aditivo disolvente 1,8-octanedithiol (ODT) en la dinámica de tripletes y la recombinación de carga en un sistema OPV específico.
• Comprender cómo los cambios morfológicos inducidos por la ODT afectan la eficiencia cuántica interna (IQE) y las vías de recombinación.
• Para aclarar las compensaciones entre la mejora de la morfología y el aumento de la formación de tripletes en OPVs.

Principales métodos:

• Se empleó espectroscopia óptica con resolución de tiempo para monitorear la dinámica del excitón y el portador de carga.
• El estudio se centró en mezclas de un polímero donante y un aceptor de fullereno (estero metílico [6,6]-fenil-C71-ácido butírico).
• La morfología fue controlada utilizando el aditivo disolvente 1,8-octanedithiol (ODT) y comparado con muestras no tratadas.

Principales resultados:

• Sin ODT, el sistema OPV exhibió un 48% IQE con un 16% de excitaciones que se descompusieron a través de la formación de tripletes bimoleculares.
• El tratamiento ODT mejoró la cristalinidad y la movilidad del portador, aumentando el IQE al 65%.
• Sin embargo, la ODT también aumentó significativamente la formación de tripletes bimoleculares, que representaron toda la recombinación de cargas (35% de las cargas).

Conclusiones:

• Las mejoras morfológicas a través de la ODT mejoran el OPV IQE pero exacerban las pérdidas de recombinación triple.
• Hay una compensación crítica entre la movilidad de la carga y las vías de desintegración no radiativa en los OPV.
• Se necesitan más estrategias para mitigar la formación de tripletes y maximizar la eficiencia en los dispositivos fotovoltaicos orgánicos.