Efecto de la fuerza del aceptor en las propiedades ópticas y electrónicas en polímeros conjugados para aplicaciones...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El desarrollo de nuevos polímeros receptores de electrones de baja brecha de banda es crucial para avanzar en la eficiencia de las células solares orgánicas (OSC).
• La comprensión de las relaciones estructura-propiedad es clave para diseñar materiales de alto rendimiento para OSCs.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar e investigar cuatro nuevos polímeros de baja brecha de banda (PNSW, PNTPD, PNPDI, PECN) para aplicaciones de células solares.
• Para sondear las relaciones estructura-función, las propiedades fotofísicas y las estructuras electrónicas de estos polímeros.
• Para comparar el rendimiento de los nuevos polímeros con el PTB7 establecido para aplicaciones de células solares.

Principales métodos:

• Síntesis de cuatro nuevos polímeros de baja brecha de banda: PNSW, PNTPD, PNPDI y PECN.
• Caracterización de las propiedades ópticas de estado estacionario, dinámica ultrarrápida y propiedades ópticas no lineales.
• Medición de los niveles de la órbita molecular ocupada más alta (HOMO) y bandgap.
• Estudios de fluorescencia de conversión ascendente y cálculos de estructura electrónica.

Principales resultados:

• Todos los polímeros exhibieron una amplia absorción visible; PNPDI y PECN mostraron una extensión casi IR.
• Los niveles de HOMO oscilaron entre -5.73 y -5.15 eV con espacios de banda de 1.47 a 2.45 eV.
• PNSW y PNTPD tenían largas vidas de fluorescencia (1.6-2.4 ns), mientras que PNPDI y PECN mostraron desintegraciones ultrarrápidas (110-353 fs).
• PECN demostró una alta sección transversal de absorción de dos fotones.
• Los cálculos de la estructura electrónica revelaron la localización orbital molecular del co-monómero, con un aumento de la deslocalización a medida que disminuían las diferencias de afinidad de los electrones.

Conclusiones:

• Una diferencia significativa en las afinidades de los electrones del co-monómero mejora las propiedades fotofísicas esenciales para las células solares eficientes.
• El PECN exhibe propiedades fotofísicas superiores, lo que lo identifica como un candidato prometedor para aplicaciones de dispositivos de células solares.
• El estudio proporciona información valiosa sobre el diseño de semiconductores orgánicos de alto rendimiento para la energía fotovoltaica.