Dinámica de generación de carga en mezclas fotovoltaicas orgánicas bajo iluminación equivalente a un sol detectada por espectroscopia de terahertz de alta sensibilidad

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Los dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPV) logran un alto rendimiento utilizando aceptores de no fullereno.
• Los canales sinérgicos de generación de carga dual se originan a partir de excitaciones de donante y aceptor.
• Los estados intermedios específicos que facilitan estos canales siguen siendo objeto de debate.

Objetivo del estudio:

• Esclarecer los estados intermedios responsables de las vías de generación de carga dual en los OPV.
• Para sondear directamente la dinámica de generación de carga en un modelo de sistema OPV.
• Para entender el papel de estos estados en la transferencia de electrones y agujeros.

Principales métodos:

• Espectroscopia de terahercios con resolución temporal y alta sensibilidad (ΔE/E < 10−6).
• Investigación de un prototipo de sistema de heterounión en masa PM6:Y6.
• Mediciones dependientes de la temperatura y manipulación de las relaciones entre el volumen y la interfaz.

Principales resultados:

• La generación de carga de las excitaciones del donante mostró un tiempo de subida de ~ 9 ps.
• La generación de carga de las excitaciones del aceptor exhibió un tiempo de subida de ~ 18 ps.
• Se observaron energías de activación distintas para las dos vías, manipulables mediante la alteración de las relaciones de material.

Conclusiones:

• Se sugieren fuertemente dos estados intermedios distintos, las excitaciones interfaciales e intramoleculares.
• Estos estados son críticos para mediar la transferencia de electrones y agujeros.
• Comprender estos estados es clave para optimizar la generación de carga en los dispositivos OPV.