Las células solares de polímero no fullereno basadas en polímeros 2D conjugados sustituidos por alquiltio y flúor...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de polímero no fullereno (PSC) están avanzando rápidamente con nuevos semiconductores orgánicos de baja banda (n-OS) como ITIC.
• El desarrollo de donantes de polímeros compatibles es crucial para mejorar la eficiencia de la conversión de energía PSC (PCE).
• Los desafíos clave incluyen lograr una absorción complementaria, una morfología óptima y una pérdida de energía reducida.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y evaluar los nuevos copolímeros conjugados de banda intermedia 2D como materiales donantes para las PSC.
• Investigar el impacto de diferentes sustituyentes (alquilo ramificado, alquilo ramificado, alquilo lineal) en el rendimiento fotovoltaico.
• Identificar un donante de polímeros prometedor para las PSC no fullerenos de alta eficiencia.

Principales métodos:

• Síntesis de tres copolímeros de bietienil-benzoditiofeno-alt-fluorobenzotriazol (J52, J60, J61) con diferentes cadenas laterales.
• Caracterización de las propiedades del polímero, incluida la absorción, los niveles de energía y la cristalinidad.
• Fabricación y ensayo de dispositivos PSC utilizando los polímeros sintetizados como donantes y el ITIC como aceptor.

Principales resultados:

• La absorción del desplazamiento al rojo de la cadena lateral de alquiltio redujo el nivel más alto de orbital molecular ocupado (HOMO) y mejoró la cristalinidad.
• El polímero J61, con una cadena lateral alquiltio lineal, demostró un rendimiento superior.
• Los PSC basados en J61 lograron una densidad de corriente de cortocircuito (JSC) de 17,43 mA / cm2, un voltaje de circuito abierto (VOC) de 0,89 V y un PCE de 9,53%.

Conclusiones:

• El sustituyente alquiltio lineal en J61 mejora significativamente el rendimiento de las PSC sin fullereno.
• J61 se ha identificado como un material donante de polímero de brecha de banda media muy prometedor.
• El PCE alcanzado de 9,53% representa un avance significativo en la tecnología de PSC sin fullereno.