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Célula solar orgánica ternaria de alto rendimiento habilitada por una capa activa gruesa que contiene un donante de moléculas pequeñas cristalinas líquidas

  • 0Institute of Polymer Optoelectronic Materials and Devices, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology , Guangzhou 510640, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society +

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28 de enero de 2017

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28 de enero de 2017

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Resumen

Este resumen es generado por máquina.

Las células solares orgánicas ternales (OSC) logran una mayor eficiencia mediante la adición de una molécula cristalina líquida (BTR) a la capa activa. Esto mejora la morfología de la película y el transporte de carga, permitiendo capas activas más gruesas para una mejor absorción de luz y producción de rollo a rollo.

Área De La Ciencia

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

Sus Antecedentes

  • Las células solares orgánicas ternales (OSC) ofrecen una mayor absorción de luz en comparación con los sistemas binarios.
  • Los CSO ternários actuales a menudo utilizan capas activas delgadas (aprox. 100 nm), lo que limita la recolección de luz y dificulta la escalabilidad para la fabricación de rollo a rollo.
  • La mejora de la morfología y el transporte de carga en las capas activas es crucial para que las OSC sean eficientes.

Objetivo Del Estudio

  • Mejorar la eficiencia y el grosor de la capa activa de las OSC ternales.
  • Investigar el efecto de la incorporación de una molécula pequeña cristalina líquida nemática (BTR) en un sistema PTB7-Th:PC71BM.
  • Mejorar la morfología, el transporte de carga y reducir la recombinación en los CSO ternales para una posible producción de rollo a rollo.

Principales Métodos

  • Fabricación de células solares orgánicas ternaras utilizando un sistema binario PTB7-Th:PC71BM mezclado con benzoditiofeno tertiofeno rodanina (BTR).
  • Caracterización de la morfología de la película de mezcla, incluida la distancia de apilamiento π-π, la longitud de coherencia y la pureza del dominio.
  • Pruebas de rendimiento del dispositivo para evaluar la eficiencia, la separación de cargas, el transporte de cargas y la dinámica de recombinación.

Principales Resultados

  • Se logró un OSC ternario de alta eficiencia con una eficiencia de conversión de energía del 11,40%.
  • La adición de BTR mejoró la morfología de la película de mezcla, lo que llevó a una disminución de la distancia de apilamiento π-π, una mayor longitud de coherencia y una mayor pureza de dominio.
  • Se observó una mayor separación de cargas, un transporte de cargas más rápido y una reducción de la recombinación bimolecular, lo que permite un rendimiento eficiente con capas activas más gruesas.

Conclusiones

  • La incorporación de donantes de moléculas pequeñas altamente cristalinas como BTR es una estrategia efectiva para mejorar el transporte de carga en los OSC ternales.
  • La morfología mejorada y las características de transporte de carga permiten un mayor espesor de la capa activa, lo que hace que estos dispositivos sean más adecuados para la producción escalable de rollo a rollo.
  • Este estudio demuestra un enfoque viable para superar las limitaciones de las capas activas delgadas en los CSO ternales actuales.