Polímeros conjugados de tipo n a base de diimida de naftaleno soluble en agua y alcohol para células solares...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La comercialización de las células solares poliméricas (PSC) depende de la fabricación de módulos de gran área de alto rendimiento.
• Los materiales actuales optimizados para dispositivos de pequeña superficie no son directamente transferibles a PSC de gran superficie.
• El desarrollo de materiales interfaciales conductores versátiles procesables en un amplio rango de espesores es crítico.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos polímeros conjugados de tipo n solubles en agua y alcohol (WSCP) para capas eficientes de transporte de electrones (ETL) en PSC.
• Investigar los mecanismos de dopaje y las propiedades de extracción de electrones de los ETL basados en WSCP.
• Demostrar el rendimiento de las PSC que utilizan estos ETL WSCP, en particular con capas activas gruesas.

Principales métodos:

• Síntesis de dos nuevos WSCP auto-dopados de tipo n basados en diimida de naftaleno.
• Fabricación de PSC mediante el uso de WSCP como ETL con diferentes espesores (5-100 nm).
• Caracterización mediante espectroscopia de resonancia de espín de electrones y carga espacial limitada para estudiar las propiedades de dopaje e interfaz.

Principales resultados:

• Los WSCPs efectivamente dopan la interfaz heterounión masiva (BHJ) / ETL, mejorando la extracción de electrones.
• El auto-dopaje de los WSCP conduce a ETLs altamente conductores, reduciendo las pérdidas ómicas.
• Los PSC alcanzaron eficiencias de conversión de potencia (PCE) de hasta el 10,11%, con más del 8% de PCE demostrado utilizando un ETL de 100 nm de espesor.

Conclusiones:

• Los nuevos WSCP auto-dopados son ETL eficientes para PSC de alto rendimiento, lo que permite una amplia capacidad de procesamiento de espesores.
• Los WSCP desarrollados facilitan una mejor extracción de electrones y reducen las pérdidas ómicas, aumentando la eficiencia del dispositivo.
• Los PCE elevados obtenidos con capas intermedias gruesas son un paso importante hacia los módulos fotovoltaicos orgánicos compatibles rollo a rollo.