Capas fotoactivas y de interconexión afinadas para lograr una eficiencia superior al 13% en una célula solar orgánica...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas en tándem (OSC) ofrecen una mayor absorción de luz en comparación con los dispositivos de unión única.
• Los actuales sistemas tandémicos de alta eficiencia utilizan predominantemente derivados del fullereno como aceptores de electrones.
• Los aceptores de fullereno presentan limitaciones en la cobertura espectral y la estabilidad a largo plazo.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y fabricar sistemas operativos en tándem eficientes y libres de fullereno.
• Para superar las limitaciones espectrales de los materiales fotovoltaicos orgánicos de una sola unión.
• Desarrollar un nuevo aceptor no fullereno y optimizar la morfología de la capa activa.

Principales métodos:

• Diseñado un aceptor no fullereno con una brecha de banda óptica (E_g^opt) de 1,68 eV para la subcélula frontal.
• Se ha optimizado la morfología de separación de fase de una capa activa libre de fullereno (E_g^opt = 1,36 eV) para la subcélula posterior.
• Desarrolló una nueva capa de interconexión (ICL) utilizando ZnO y PCP-Na para una alta transmitancia casi IR.

Principales resultados:

• Se obtienen espectros de fotorrespuesta complementarios entre las dos subcélulas con baja pérdida de energía.
• Se ha demostrado una alta eficiencia cuántica externa en ambas subcélulas.
• OSCs en tándem fabricados sin fullereno, procesados en solución, con una eficiencia media de conversión de potencia (PCE) superior al 13%.

Conclusiones:

• Los OSC en tándem libres de fullereno son una alternativa viable a los dispositivos basados en fullereno.
• El aceptor no fullereno desarrollado y la morfología optimizada contribuyen a la ECP alta.
• El nuevo ICL mejora el rendimiento general del dispositivo al minimizar las pérdidas ópticas.