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P-N junction01:11

P-N junction

953
A p-n junction is formed when p-type and n-type semiconductor materials are joined together. At the interface of the p-n junction, holes from the p-side and electrons from the n-side begin to diffuse into the opposite sides due to the concentration gradient. This diffusion of carriers leads to a region around the junction where there are no free charge carriers, known as the depletion region. The charge density within the depletion region for the n-side and p-side can be described by the...
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Zhaoyang Yao, Fuguo Zhang, Yaxiao Guo

  • 1Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China.

Journal of the American Chemical Society
|September 14, 2020
PubMed
Resumen

Los nuevos polímeros a base de fenantrocarbazol (PC) sirven como materiales de transporte de agujero (HTM) eficientes y libres de dopantes para las células solares de perovskita (PSC). Estos HTM basados en PC logran altas eficiencias de conversión de potencia y una mayor estabilidad, ofreciendo una alternativa prometedora para la tecnología PSC.

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Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

  • Los polímeros conjugados son clave para los materiales de transporte por agujero (HTM) libres de dopantes en las células solares de perovskita (PSC) eficientes y estables.
  • Los HTM poliméricos existentes a menudo se basan en análogos complejos de benzo[1,2-b:4,5-b']tiofeno (BDT) y estructuras fuertes de donante-aceptor (D-A).
  • Se necesitan nuevos diseños de HTM que mejoren el apilamiento π-π y la interacción superficial de la perovskita.

Objetivo del estudio:

  • Sintetizar e investigar una nueva clase de HTM poliméricos basados en el fenantrocarbazol (PC).
  • Para mejorar el apilamiento π-π y la interacción de la superficie de perovskita a través de la estructura plana de la unidad de PC.
  • Para lograr un alto rendimiento y estabilidad en las PSC libres de dopantes.

Principales métodos:

  • Síntesis de polímeros a base de PC (PC1, PC2, PC3) mediante la incorporación de unidades de PC en las cadenas de tiofeno o selenofeno.
  • Ajuste de la conformación del polímero y la composición elemental para optimizar los niveles de energía y las propiedades fotoeléctricas.
  • Fabricación y caracterización de las PSC utilizando los polímeros sintetizados como HTM libres de dopantes.
  • Estudios experimentales y teóricos para comprender las relaciones estructura-propiedad y los mecanismos interfaciales.

Principales resultados:

  • Los polímeros basados en PC exhiben niveles de energía adecuados, excelente estabilidad térmica y resistencia a la humedad.
  • Las PSC que utilizan PC3 como HTM sin dopante alcanzaron una eficiencia de conversión de potencia estabilizada (PCE) del 20,8%.
  • La conformación plana promueve el apilamiento ordenado de la cadena de polímero cara a cara.
  • La incorporación de selenio pasiva los sitios de trampa de perovskita y mejora la separación de carga interfacial.

Conclusiones:

  • Los polímeros a base de fenantrocarbazoles representan una clase muy eficaz de HTM libres de dopantes para las PSC de alto rendimiento.
  • El estudio proporciona principios rectores para el diseño de HTM poliméricos libres de dopantes eficientes.
  • Los hallazgos inspiran una mayor exploración de HTMs moleculares pequeños con estrategias de diseño similares.