Molécula pequeña de porfirina de absorción profunda para celdas solares orgánicas de alto rendimiento con pérdidas de...

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) ofrecen un potencial para la generación de energía flexible y de bajo costo.
• El logro de una alta eficiencia de conversión de potencia (PCE) y baja pérdida de energía es crucial para la comercialización de OSC.
• Las células solares orgánicas de pequeñas moléculas (SMOSC) son atractivas debido a sus estructuras definidas y propiedades sintonizables.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar una nueva molécula pequeña, DPPEZnP-TEH, para celdas solares orgánicas de heterojunción masiva (BHJ) de alto rendimiento.
• Investigar las propiedades optoelectrónicas y los mecanismos de pérdida de energía del nuevo material.
• Para optimizar el rendimiento de las células solares BHJ y entender la morfología de la película.

Principales métodos:

• Síntesis de la molécula DPPEZnP-TEH con un núcleo de porfirina y unidades de ditetopirrolopirrol.
• Fabricación y caracterización de células solares orgánicas BHJ utilizando DPPEZnP-TEH como material donante.
• Estudios morfológicos detallados utilizando difracción de rayos X de incidencia de pastoreo (GIXRD), dispersión resonante de rayos X blandos (RSoXS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM).

Principales resultados:

• DPPEZnP-TEH exhibe una brecha de banda de baja energía (1,37 eV) y una amplia absorción de luz de hasta 907 nm.
• Logró una tensión de circuito abierto de 0,78 V con una baja pérdida de energía récord de 0,59 eV en SMOSCs.
• Las células solares BHJ optimizadas demostraron una eficiencia máxima de conversión de energía (PCE) del 8,08%, con una eficiencia cuántica externa (EQE) del 65% y una corriente de cortocircuito (Jsc) de 16,76 mA / cm2).

Conclusiones:

• DPPEZnP-TEH es un material prometedor para celdas solares orgánicas BHJ de alta eficiencia con pérdidas de energía minimizadas.
• La baja pérdida de energía lograda (<0,6 eV) representa un avance significativo para las SMOSC.
• Las investigaciones morfológicas proporcionan información sobre la optimización de la estructura de la película para mejorar el rendimiento del dispositivo.