Preparación de receptores duales asimétricos mediante sustitución de selenio combinado con una estrategia de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Lograr una alta eficiencia de conversión de energía (PCE) en células solares orgánicas (OSC) requiere una mejora simultánea de la tensión de circuito abierto (V_OC) y la densidad de corriente de cortocircuito (J_SC).
• El diseño molecular de los materiales fotovoltaicos es crucial para superar las limitaciones en el rendimiento de la OSC.

Objetivo del estudio:

• Diseñar e investigar nuevos aceptores duales asimétricos para mejorar el rendimiento de la OSC.
• Comparar las propiedades fotovoltaicas de los aceptores duales asimétricos con un aceptor monoasimétrico.
• Explorar los efectos sinérgicos de la asimetría molecular en el transporte de carga y la pérdida de energía.

Principales métodos:

• Síntesis de aceptores asimétricos duales (A-SSe-TCF, A-SSe-LSF) y un aceptor monoasimétrico (A-SSe-4F).
• Fabricación y caracterización de dispositivos de células solares orgánicas que utilizan estos aceptores mezclados con PM6.
• Investigación de la morfología de la mezcla, la absorción espectral, los momentos dipolo y la dinámica de recombinación de carga.

Principales resultados:

• Los aceptores duales asimétricos exhibieron una absorción espectral más amplia y mayores diferencias de momento dipolo, mejorando J_SC y reduciendo la pérdida de energía (E_pérdida).
• La mezcla PM6:A-SSe-TCF mostró una morfología superior, incluida la separación de fases y la distribución vertical, lo que condujo a una PCE del 18,53%.
• Un dispositivo ternario (PM6:L8-BO:A-SSe-TCF) logró un PCE campeón del 19,73% debido a la reducción de la pérdida de E sin pérdida de VOC.

Conclusiones:

• La regulación asimétrica simultánea de la columna vertebral y de los grupos terminales es una estrategia eficaz para el diseño de materiales OSC de alto rendimiento.
• Los aceptores duales asimétricos mejoran la extracción de carga y suprimen la recombinación no radiativa, lo que lleva a un mayor V_OC y J_SC.
• Este trabajo ofrece nuevos conocimientos de diseño molecular para el avance de PCE en células solares orgánicas.