Donante molecular a base de silindacenodithiophene: características morfológicas y uso en la fabricación de células...

Área de la Ciencia:

• La electrónica orgánica es la electrónica orgánica.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Las pequeñas moléculas procesables en solución son cruciales para la fabricación de células solares orgánicas de bajo costo.
• El desarrollo de nuevos materiales con ordenamiento molecular mejorado y propiedades electrónicas es clave para mejorar el rendimiento del dispositivo.
• El marco de trabajo de siliindacenodithiophene (SIDT) ofrece potencial para el diseño de materiales donantes-aceptores avanzados.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar y sintetizar una nueva molécula pequeña, p-SIDT (((FBTTh22) 2, basada en el marco SIDT.
• Para investigar las propiedades de autoorganización de las películas finas p-SIDT{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\displaystyle p-SIDT}{\FBTTh}{2}} .
• Para evaluar el rendimiento fotovoltaico de las células solares de heterojunción a granel que incorporan p-SIDT ((FBTTh2) 2.2.

Principales métodos:

• Síntesis de la nueva molécula pequeña p-SIDT(FBTTh2)2.2.
• Fabricación de células solares de heteroconexión a granel utilizando p-SIDT ((FBTTh2) 2) y PC71BM.
• Caracterización de la morfología de película delgada utilizando microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) y dispersión de rayos X de gran angular de incidencia de pastoreo (GIWAXS).
• Pruebas de rendimiento fotovoltaico, incluidas las mediciones de corriente tensión bajo iluminación y estudios de fotocorriente dependientes de la intensidad de la luz.

Principales resultados:

• p-SIDT(FBTTh2)2 exhibe una mayor brecha de banda y una mayor tensión de circuito abierto (0,91 V) en comparación con los materiales relacionados.
• Las películas p-SIDT ((FBTTh2)2)2 de fundición en solución demuestran una significativa autoorganización en dominios cristalinos con planos de celosía a nanoescala.
• La adición de diiodooctano (DIO) al disolvente de procesamiento mejoró las eficiencias de conversión de energía (PCE) del 1,7% al 6,4% para las células solares p-SIDT ((FBTTh2):PC71BM.
• Una amplia gama de composiciones de mezcla (20:80 a 70:30) mostró una buena respuesta fotovoltaica, lo que indica una robusta separación de fases.

Conclusiones:

• La nueva molécula pequeña p-SIDT(FBTTh2)2 es prometedora para las células solares orgánicas de alto rendimiento debido a sus propiedades electrónicas favorables y capacidades de autoorganización.
• El procesamiento de soluciones con aditivo DIO es efectivo para mejorar el ordenamiento molecular y la eficiencia del dispositivo.
• La amplia tolerancia de composición del material para una separación de fase eficiente sugiere ventajas prácticas para la fabricación de dispositivos.