Implicación del átomo de flúor en las propiedades electrónicas, las estructuras de ordenamiento y el rendimiento...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los polímeros semiconductores son cruciales para el avance de las células solares basadas en polímeros (PSC).
• La optimización de la estructura del polímero es clave para mejorar el rendimiento del dispositivo y reducir la pérdida de energía.
• Los polímeros existentes se enfrentan a limitaciones en el voltaje de circuito abierto y la eficiencia general de conversión de potencia.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos polímeros semiconductores, PNTz4TF2 y PNTz4TF4, para mejorar el rendimiento del PSC.
• Investigar el impacto de la estructura del polímero, específicamente las unidades de biotiofeno fluorado, en los niveles de energía y la eficiencia del dispositivo.
• Para correlacionar la dinámica de carga y las propiedades estructurales con el rendimiento de los PSC.

Principales métodos:

• Síntesis de nuevos polímeros basados en naftó[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]tiadiazol (NTz) (PNTz4TF2, PNTz4TF4) que incorporan unidades de fitofeno fluorado.
• Fabricación y caracterización de células solares basadas en polímeros (PSC) utilizando los polímeros sintetizados.
• Análisis de los niveles de energía del polímero (HOMO), el voltaje de circuito abierto y la eficiencia de conversión de potencia (PCE).
• Investigación de la generación de carga y la dinámica de recombinación en relación con la estructura y el ordenamiento del polímero.

Principales resultados:

• Los polímeros sintetizados, PNTz4TF2 y PNTz4TF4, exhiben niveles de energía HOMO más profundos en comparación con PNTz4T.
• Este nivel HOMO más profundo conduce a mayores tensiones de circuito abierto y a una reducción de la pérdida de energía fotónica en los PSC.
• PNTz4TF4 logró una eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 6,5%, mientras que PNTz4TF2 demostró una PCE sobresaliente del 10,5%.

Conclusiones:

• Los polímeros semiconductores diseñados muestran un potencial significativo para PSC de alto rendimiento.
• Las unidades de biotiofeno fluorado en polímeros a base de NTz mejoran efectivamente la eficiencia del dispositivo.
• La investigación adicional sobre el diseño de polímeros y las relaciones estructura-propiedad puede conducir a mejoras aún mayores en la eficiencia de la PSC.