Células solares orgánicas eficientes con aceptores de electrones helicoidales de perileno diimida

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 aceptores de no fullereno son cruciales para mejorar el rendimiento de las células solares orgánicas.
• Las células solares procesadas en solución ofrecen un potencial de fabricación rentable.
• Comprender la dinámica de carga en las interfaces donante-aceptante es clave para mejorar la eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Para informar la eficiencia de una nueva célula solar de no fullereno procesada en solución.
• Para investigar los procesos fotofísicos que rigen la generación de carga y la recombinación.
• Para explorar el papel de un dímer helicoidal de perileno diimida (PDI) como aceptador de electrones.

Principales métodos:

• Fabricación de células solares de no fullereno procesadas en solución utilizando un dimer PDI helicoidal.
• Espectroscopia de absorción transitoria de femtosegundos para sondear la dinámica de transferencia de electrones y agujeros.
• Mediciones de corriente-tensión dependientes de la intensidad de la luz para analizar las tasas de recombinación.

Principales resultados:

• Se logró una eficiencia de conversión de energía del 6,1% para la célula solar.
• Se observó la transferencia simultánea de electrones y agujeros en las interfaces donante-aceptante.
• Se ha demostrado la generación de portadores de carga a partir de excitones en las fases de donante y aceptor.
• Se identificaron distintas tasas de recombinación en condiciones de cortocircuito y de circuito abierto.

Conclusiones:

• Los dímeros helicoidales de perileno diimida (PDI) son aceptores de electrones efectivos en las células solares de no fullereno procesadas en solución.
• El estudio proporciona información sobre los mecanismos fundamentales de generación de carga y recombinación.
• Una mayor optimización de la morfología donante-aceptante y los niveles de energía podría mejorar el rendimiento del dispositivo.