Solución sólida orgánica compuesta de dos porfirinas estructuralmente similares para las células solares orgánicas

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas (OSC) se basan en materiales donantes y aceptadores para la generación eficiente de carga.
• La tetrabenzoporfirina (BP) y la dicloroacenaftho[q]tribenzo[b,g,l]porfirina (CABP) son semiconductores orgánicos con potencial para aplicaciones en el ámbito de la seguridad en el trabajo.
• El control de la morfología de estado sólido de los semiconductores orgánicos es crucial para optimizar el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Investigar la formación y propiedades de una solución sólida de BP y CABP.
• Para evaluar el rendimiento de las células solares orgánicas utilizando esta solución sólida BP:CABP.
• Comprender el impacto de la solución sólida en la separación de la carga portadora y la eficiencia del dispositivo.

Principales métodos:

• Generación de una solución sólida que comprende una mezcla 75:25 de BP y CABP dentro de una matriz de fullereno.
• Fabricación de células solares orgánicas de heterounión plana utilizando la solución sólida sintetizada.
• Caracterización del rendimiento del dispositivo, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc).

Principales resultados:

• La solución sólida BP:CABP exhibió propiedades estructurales y optoelectrónicas únicas en comparación con los componentes individuales.
• Los OSC que incorporaron la solución sólida lograron un PCE 16% y 300% más alto que los dispositivos con BP y CABP prístinos, respectivamente.
• El PCE mejorado se atribuyó al aumento de Jsc, como resultado de una mejor separación del portador de carga en la interfaz donante / aceptor, probablemente debido a los niveles de energía optimizados y el acoplamiento electrónico en la solución sólida.

Conclusiones:

• Formar una solución sólida de BP y CABP en una matriz de fullereno es una estrategia efectiva para mejorar el rendimiento de OSC.
• Este enfoque ofrece un método simple para la modulación física y química de las propiedades de los semiconductores orgánicos.
• Los resultados destacan el potencial de soluciones sólidas para el desarrollo de células solares orgánicas de alta eficiencia.