Defectos de homoacoplamiento en copolímeros basados en ditetopirrolopirrol y su efecto en el rendimiento fotovoltaico

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Electrónica orgánica y electrónica orgánica.
• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.

Sus antecedentes:

• Los polímeros semiconductores alternativos de empuje y tracción son cruciales para la electrónica orgánica.
• Los copolímeros basados en ditetopirrolopirrol (DPP) son ampliamente estudiados por sus propiedades optoelectrónicas.
• Los defectos de homoacoplamiento intracadena pueden afectar el rendimiento del polímero.

Objetivo del estudio:

• Investigar la ocurrencia y los efectos de los defectos de homoacoplamiento intracadena en los polímeros PDPPTPT.
• Para entender cómo estos defectos influyen en las propiedades electrónicas y el rendimiento de las células solares.
• Para correlacionar la concentración de defectos con la eficiencia de la conversión de potencia.

Principales métodos:

• Síntesis de polímeros semiconductores PDPPTPT alternativos de empuje y tracción a través de la polimerización de acoplamiento cruzado catalizado por paladio.
• Identificación de los segmentos TDPPT-TDPPT homoacoplados mediante el uso de espectroscopia de absorción UV/vis/NIR.
• Fabricación y caracterización de células solares orgánicas utilizando PDPPTPT:PCBM se mezcla con diferentes concentraciones de defectos.

Principales resultados:

• Se identificaron segmentos homoacoplados TDPPT-TDPPT como hombros de baja energía en los espectros de absorción.
• Estos defectos conducen a una reducción de la brecha de banda, a niveles más altos de HOMO, a niveles más bajos de LUMO y a una localización orbital.
• Las células solares fabricadas con PDPPTPT prácticamente libre de defectos lograron una eficiencia de conversión de energía del 7.5%, en comparación con el 4.5-5.6% para los polímeros con defectos del 5-20%.

Conclusiones:

• Los defectos de homoacoplamiento intracadena degradan significativamente el rendimiento de las células solares orgánicas basadas en PDPPTPT.
• Minimizar estos defectos es fundamental para lograr altas eficiencias de conversión de potencia.
• Los hallazgos tienen implicaciones para el diseño y la síntesis de polímeros semiconductores de alto rendimiento para la electrónica orgánica.