Células solares orgánicas mecánicamente robustas y elásticas plastificadas por aceptores de moléculas pequeñas

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los dispositivos portátiles requieren fuentes de energía flexibles y eficientes.
• Las células solares orgánicas (OSC) ofrecen un potencial para la recolección de energía ligera y adaptable.
• La integración de la ductilidad en los CMO de alto rendimiento sigue siendo un reto.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un aceptador de moléculas pequeñas (SMA) para mejorar el cumplimiento mecánico y el rendimiento de las células solares orgánicas extensibles (s-OSC).
• Investigar las relaciones estructura-propiedad que rigen la miscibilidad y el estiramiento en mezclas SMA-polímero para s-OSC.

Principales métodos:

• Síntesis de una AME funcionalizada con organosilano (BTP-Si4).
• Fabricación de mezclas s-OSC utilizando BTP-Si4 y un donante de polímero (PNTB6-Cl).
• Caracterización de la eficiencia de conversión de potencia (PCE), las propiedades mecánicas (deformación final), la miscibilidad y la movilidad de los electrones.
• Pruebas de deformación de los s-OSC fabricados.

Principales resultados:

• El SMA BTP-Si4 mejoró significativamente la ductilidad de las mezclas OSC, logrando una deformación final (εu) de >95%.
• Las mezclas de BTP-Si4 y PNTB6-Cl demostraron una eficiencia de conversión de potencia (PCE) superior al 16%.
• Los s-OSC desarrollados mantuvieron una retención de PCE >80% bajo una tensión del 80%, mostrando un rendimiento robusto bajo deformación.

Conclusiones:

• El SMA desarrollado, BTP-Si4, es crucial para lograr s-OSC altamente dúctiles y eficientes.
• La miscibilidad y la estructura molecular son factores clave en el diseño de mezclas fotovoltaicas extensibles.
• Este trabajo proporciona una hoja de ruta para crear fuentes de energía fotovoltaica avanzadas y dúctiles para aplicaciones portátiles emergentes.