Coeficientes de difusión de excitación altos en las películas receptoras de electrones de anillo fundido

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células fotovoltaicas orgánicas (OPV) generalmente requieren heterojunciones masivas nanoestructuradas debido a las limitadas longitudes de difusión de excitones.
• Esta nanoestructura, sin embargo, puede impedir la recolección eficiente de cargas y reducir el rendimiento general del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la dinámica de difusión de excitones en un nuevo receptor de electrones de anillo fundido mezclado con un material donante.
• Determinar si la difusión de excitones mejorada puede superar las limitaciones de las morfologías OPV tradicionales y mejorar el rendimiento.

Principales métodos:

• Se utilizaron mediciones de aniquilación de excitones ultrarrápidas dependientes de la temperatura para cuantificar la difusión de excitones.
• Se analizaron los factores moleculares y de envasado que influyen en la difusión del excitón en las películas orgánicas.

Principales resultados:

• Se resolvió un coeficiente de difusión de excitón casi sin activación de al menos 2 × 10 cm / s, significativamente más alto que los semiconductores orgánicos típicos.
• Identificó la rigidez molecular, la estructura plana, la alta densidad de cromóforos y el bajo desorden como factores clave que mejoran la difusión del excitón a través de la transferencia de energía resonante.
• El rendimiento de OPV alcanzado es superior al de las células a base de fullereno.

Conclusiones:

• La difusión de excitones tridimensional mejorada, impulsada por el diseño molecular, mejora sustancialmente el rendimiento de OPV al facilitar la separación y el transporte de cargas.
• La estructura de dominio optimizada y la recombinación suprimida conducen a factores de llenado más altos.
• Otras mejoras en la difusión del excitón podrían anular la necesidad de arquitecturas de heterounión a granel en los OPV.