Células solares orgánicas de alto rendimiento procesadas en solución basadas en receptores de perileno bisimida que...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los aceptores de no fullereno (ANF) están surgiendo como alternativas prometedoras a los derivados de fullereno en las células solares orgánicas.
• Los NFA actuales a menudo presentan menores eficiencias de conversión de potencia (PCE) y factores de llenado (FF) en comparación con los sistemas basados en fullereno.
• Abordar estas limitaciones es crucial para el avance de la tecnología NFA.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo aceptor no fullereno basado en perileno bisimida (PBI), el SdiPBI-Se, que incorpora átomos de selenio.
• Investigar el rendimiento fotovoltaico de las células solares orgánicas que utilizan SdiPBI-Se como aceptor con un donante de polímero de banda ancha (PDBT-T1).
• Comprender los factores que contribuyen a mejorar el rendimiento de estos nuevos sistemas NFA.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo derivado de perileno bisimida (SdiPBI-Se) con incorporación de selenio.
• Fabricación de células solares orgánicas de heterounión a granel utilizando capas activas de PDBT-T1:SdiPBI-Se procesadas en solución.
• Caracterización del rendimiento fotovoltaico, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y el factor de llenado (FF).
• Análisis de las propiedades de generación, transporte y absorción de fotones de las películas de mezcla PDBT-T1:SdiPBI-Se.

Principales resultados:

• Se logró un PCE alto del 8,4% para las células solares orgánicas procesadas en solución.
• Se obtuvo un factor de llenado alto sin precedentes (FF) del 70,2%.
• El alto rendimiento se atribuye a la absorción eficiente de fotones, la movilidad equilibrada del portador de carga y la generación de carga ultrarrápida.
• El nuevo aceptador SdiPBI-Se demuestra un potencial significativo en la energía fotovoltaica orgánica.

Conclusiones:

• El aceptador no fullereno SdiPBI-Se desarrollado muestra un excelente potencial para las células solares orgánicas de alto rendimiento.
• La incorporación de selenio en el núcleo de perileno es una estrategia viable para mejorar el rendimiento de los NFA.
• Los NFA tienen el potencial de igualar o superar el rendimiento de las células solares orgánicas tradicionales a base de fullereno.