Las monocapas ensambladas intercaladas mejoran el transporte de agujeros en células solares orgánicas y de perovskita...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las monocapas autoensambladas (SAM) son cruciales para las células solares orgánicas y de perovskita.
• La formación de micelas en los SAM puede obstaculizar el rendimiento del dispositivo.
• La optimización de la energía interfacial y la morfología de la película es clave para una alta eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Introducir y evaluar las monocapas ensambladas intercaladas (IAM) como estrategia para suprimir la formación de micelas.
• Investigar el impacto de la columna vertebral dispersante (NNN, NSN) y la longitud de la cadena lateral en el rendimiento de las células solares.
• Aclarar los mecanismos detrás de la mejora del rendimiento de los IAM en las células solares orgánicas (OSC) y las células solares de perovskita (PSC).

Principales métodos:

• Diseño y síntesis de IAM con variados esqueletos dispersantes (NNN, NSN) y cadenas laterales.
• Fabricación y caracterización de las CSO (PM6:Y6, PM6:L8-BO) y las CSP que incorporan IAM.
• Se utilizó la absorción transitorio de femtosegundos y la espectroscopia de fotoluminiscencia con resolución temporal para estudiar los mecanismos subyacentes.

Principales resultados:

• La estrategia IAM mejoró significativamente las eficiencias de conversión de potencia (PCE) tanto en OSC como en PSC en comparación con los SAM tradicionales.
• La columna vertebral NSN, con su mayor momento dipolo, generalmente condujo a PCEs más altos (por ejemplo, 18.04% en PM6: Y6 OSCs, 25.01% en PSCs).
• Los IAM de cadena lateral corta demostraron un rendimiento comparable al de las variantes de cadena lateral larga, lo que indica la flexibilidad del diseño.

Conclusiones:

• Los IAM suprimen efectivamente la formación de micelas, lo que conduce a una mayor extracción de carga, una reducción de la recombinación y una mejor morfología de la película.
• Tanto la columna vertebral conjugada como las cadenas laterales de las moléculas IAM son críticas para optimizar el rendimiento.
• Los IAM ofrecen un enfoque estable y práctico para el desarrollo de células solares orgánicas y de perovskita de alto rendimiento.