Productos fotovoltaicos orgánicos de depósito en vacío

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los fotovoltaicos orgánicos de mezcla ternaria (OPV) tienen como objetivo mejorar la absorción espectral solar y reducir las pérdidas de energía en comparación con los OPV de mezcla binaria.
• Sin embargo, la optimización de la morfología de tres componentes en ternales mezclados a menudo conduce a un rendimiento inferior.
• Los OPV ternários anteriores suelen mostrar voltajes de circuito abierto (Voc) intermedios a sus sistemas binarios constituyentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva arquitectura de OPV basado en pequeñas moléculas.
• Para superar los desafíos morfológicos y las limitaciones de rendimiento de los OPV ternales convencionales.
• Para lograr una mayor eficiencia de conversión de potencia (PCE) a través de un diseño de dispositivo único.

Principales métodos:

• Fabricación de un OPV biternario basado en pequeñas moléculas mediante la fusión de dos heterojunciones binarias a granel depositadas en el vacío en una unión plana.
• Investigación del rendimiento del dispositivo basado en el orden de apilamiento de los segmentos binarios.
• Utilizando donantes dipolares de donante-aceptor-aceptor (DAA) para inducir el realineamiento del nivel de energía.

Principales resultados:

• El OPV biternario demostró un comportamiento Voc único, coincidiendo con uno de los binarios constituyentes basado en el orden de apilamiento, a diferencia de los ternarios combinados convencionales.
• Se observó una realineación del nivel de energía inducida por dipolos, crucial para maximizar la eficiencia al usar donantes de D-A-A.
• El OPV binario optimizado logró una eficiencia de conversión de potencia (PCE) de 10,6 ± 0,3%, superando a sus OPV binarios constituyentes.

Conclusiones:

• La arquitectura OPV binaria de unión plana desarrollada ofrece una alternativa viable a los OPV ternales combinados.
• Este enfoque aborda con éxito los desafíos morfológicos y mejora el rendimiento del dispositivo.
• El estudio pone de relieve la importancia del diseño molecular y la ingeniería de interfaces para la energía fotovoltaica orgánica de alta eficiencia.