Polímero D-A basado en tertiofeno con una disposición asimétrica de cadenas alquilo que permite células solares...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Productos electrónicos orgánicos
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• El desarrollo de células solares poliméricas de alta eficiencia y sin aditivos es crucial para el avance de las tecnologías de energía renovable.
• El control de la estructura de la columna vertebral del polímero y la disposición de la cadena lateral es clave para optimizar el rendimiento fotovoltaico.

Objetivo del estudio:

• Síntesis y caracterización de nuevos polímeros basados en difluorobenzotiadizol (ffBT) y oligotiofeno para aplicaciones de PSC.
• Investigar el impacto de las diferentes unidades de oligotiofeno (quaterthiophene-T4, terthiophene-T3, bithiophene-T2) y las disposiciones de la cadena de alquilo en la eficiencia del PSC.
• Para lograr PSC de película gruesa de alta eficiencia sin aditivos de procesamiento.

Principales métodos:

• Síntesis de copolímeros de ffBT-oligotiofeno con diferentes longitudes de tiofeno (T4, T3, T2).
• Fabricación y caracterización de los dispositivos PSC de película gruesa.
• Estudios morfológicos detallados (por ejemplo, tamaño del dominio, cristalinidad) utilizando técnicas como AFM y XRD.
• Análisis electroquímico para determinar los niveles de energía HOMO/LUMO.

Principales resultados:

• Un polímero ffBT-T3 con un arreglo de cadena de alquilo asimétrico logró una eficiencia de conversión de potencia récord del 10,7% en PSC de película gruesa.
• La disminución de las unidades de tiofeno (de T4 a T3) profundizó los niveles de HOMO/LUMO y ligeramente desplazó la absorción hacia el rojo.
• La colocación asimétrica de la cadena de alquilo mejoró significativamente la morfología del polímero, reduciendo el tamaño del dominio y la cristalinidad en comparación con los polímeros T4.

Conclusiones:

• El polímero ffBT-T3 con cadenas de alquilo asimétricas ofrece una vía prometedora para PSC de alto rendimiento y sin aditivos.
• El ajuste del número de unidades de tiofeno y la arquitectura de la cadena de alquilo son estrategias críticas para optimizar los niveles de energía y la morfología del polímero donante.
• Este trabajo proporciona información valiosa para el diseño de materiales fotovoltaicos orgánicos de próxima generación.