Una estructura P-I-N a granel refinada en células solares de todo polímero para lograr un 20,1% de eficiencia y una...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares totalmente poliméricas (todas PSC) son prometedoras para una conversión de energía eficiente y estable.
• El control preciso de la morfología de las capas activas en todas las PSC sigue siendo un desafío importante.
• La optimización de la morfología es crucial para mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la longevidad del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Para controlar con precisión la morfología de la estructura p-i-n a granel en todas las PSC.
• Para mejorar la alineación del nivel de energía, excitar la disociación y reducir la pérdida de energía.
• Para mejorar el transporte de carga y suprimir la recombinación para un mayor rendimiento y estabilidad.

Principales métodos:

• Incorporación de un aceptor de no fullereno en forma de trébol (AQI4) en una formulación ternaria.
• Fabricación de películas delgadas mediante el uso de un sistema binario de disolventes (cloro benceno:o-xileno).
• Análisis estructural para confirmar el ancho reducido de la región i y la morfología optimizada.

Principales resultados:

• Se logró una optimización del nivel de energía y una mayor disociación del excitón.
• Se formó una red de fibrillas de alta densidad con un ancho reducido de la región i (< 2 nm).
• Los dispositivos de células solares orgánicas (OSC) demostraron un PCE del 20,1% (certificado del 19,5%) y una duración T ₈₀ superior a las 1800 horas.

Conclusiones:

• La forma de las moléculas invitadas, como AQI4, es clave para modular la estructura p-i-n a granel en todas las PSC.
• El sistema de solvente binario facilita el control eficiente de la morfología y la fabricación de la impresión.
• Este enfoque mejora significativamente el rendimiento y la estabilidad de las células y módulos solares totalmente poliméricos.