Lograr una eficiencia récord de células solares orgánicas al ajustar la conformación de aditivos sólidos

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los aditivos sólidos volátiles (SAD) son cruciales para ajustar la morfología de la película en las células solares orgánicas de alto rendimiento (OSC).
• El impacto estructural preciso de los DAS en el rendimiento fotovoltaico sigue siendo incompleto.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de la conformación SAD en la morfología y el rendimiento fotovoltaico de las células solares orgánicas.
• Diseñar y sintetizar nuevos DAS volatilizables con características estructurales distintas.

Principales métodos:

• Síntesis de dos SAD: SAD1 (conformación retorcida) y SAD2 (planar con interacciones intramoleculares no covalentes S·O).
• Cálculos teóricos y caracterización experimental para analizar el embalaje molecular y la morfología de la película.
• Fabricación y ensayo de OSC binarios de una sola unión utilizando los SAD sintetizados.

Principales resultados:

• El SAD2 plano, con su menor ocupación de espacio, facilitó efectivamente el empaque intermolecular más estrecho de las moléculas de Y6 después del tratamiento térmico.
• Los OSC tratados con SAD2 demostraron pérdidas de recombinación reducidas, un mejor equilibrio de movilidad de carga y tasas de transferencia de agujero mejoradas.
• Se logró una eficiencia de conversión de potencia (PCE) récord del 18,85% (certificada del 18,7%) para los OSC binarios de una sola unión tratados con SAD2.

Conclusiones:

• La conformación de los SAD tiene un impacto significativo en la morfología y el rendimiento fotovoltaico de los OSC.
• Los SAD planares con interacciones no covalentes específicas ofrecen una estrategia prometedora para optimizar el rendimiento de la OSC.
• Este estudio proporciona información valiosa sobre las relaciones estructura-propiedad de los DAS en la electrónica orgánica.