Microestructura de mezcla fotovoltaica para celdas solares de alta eficiencia después del fullereno. ¿Para inclinarse...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares poliméricas eficientes dependen de la morfología óptima de la heterounión donante-aceptora.
• El control de la morfología de la mezcla es crucial para mejorar la generación y recolección de cargas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de las dimensiones del sustituto alquilo en la morfología del polímero, el transporte de carga y el rendimiento del PSC.
• Correlar la estructura del polímero con la morfología de la mezcla y la eficiencia del dispositivo utilizando métodos experimentales y teóricos.

Principales métodos:

• Caracterización experimental de los polímeros donantes de benzoditiofeno-benzotiadiazol mezclados con ITIC-Th.
• Simulaciones de dinámica molecular (DM) para analizar las conformaciones de polímeros y las morfologías de película.
• Análisis del transporte de carga, la dinámica de la portadora y la eficiencia de conversión de potencia (PCE).

Principales resultados:

• Las dimensiones del sustituyente alquilo influyeron significativamente en la morfología de la mezcla, la pureza del dominio y las dimensiones.
• El polímero con el sustituyente más pequeño logró el PCE más alto (11%), vinculado a dominios pequeños y puros.
• Las simulaciones de MD revelaron conformaciones poliméricas impulsadas por sustituyentes que afectan la agregación y la morfología de la película.

Conclusiones:

• Las dimensiones de los sustitutos son fundamentales para controlar la morfología del polímero y el rendimiento de la PSC.
• Un parámetro energético simple puede predecir tendencias morfológicas y guiar el diseño de materiales.
• Las estrategias para la selección de sustitutos pueden optimizar los materiales PSC para obtener mayores eficiencias.