El rendimiento controlado por movilidad de las células solares gruesas basadas en copolímeros fluorados

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.
• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.

Sus antecedentes:

• La mejora de la eficiencia de las células solares poliméricas (PSC) requiere la comprensión de las relaciones estructura-propiedad.
• Las características del dispositivo están influenciadas por numerosos parámetros, lo que complica el análisis directo de la estructura y las propiedades.
• El desarrollo de PSC eficientes y escalables requiere un diseño de materiales a medida.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la sustitución del flúor en los copolímeros en las propiedades fotovoltaicas.
• Para identificar los parámetros clave que rigen el factor de llenado en las células solares poliméricas de heterounión a granel (BHJ).
• Para establecer correlaciones estructura-propiedad para optimizar el rendimiento del PSC.

Principales métodos:

• Fabricación de dispositivos fotovoltaicos BHJ utilizando una serie de copolímeros con contenido variable de flúor.
• Caracterización de las propiedades fotovoltaicas, centrándose en el factor de llenado y la generación/recombinación de carga.
• Análisis del ordenamiento molecular del polímero y su correlación con el transporte de carga.

Principales resultados:

• La movilidad del agujero se identificó como el principal determinante del factor de llenado en dispositivos BHJ gruesos.
• El aumento de la sustitución de flúor condujo a una mayor movilidad del agujero, atribuida a una mejor ordenación molecular del polímero.
• La eficiencia de generación de carga y los coeficientes de recombinación se mantuvieron en gran medida consistentes en todas las series de copolímero.

Conclusiones:

• Lograr una alta movilidad del agujero es fundamental para maximizar el factor de llenado en PSCs más gruesas.
• El ordenamiento molecular influye significativamente en las propiedades de transporte de carga en los materiales PSC.
• La combinación de alta movilidad con recombinación suprimida es esencial para las tecnologías escalables de PSC.