Regulación de la agregación de donantes a través de la ingeniería de cadenas laterales de alquilo para células...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Productos electrónicos orgánicos
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• La fabricación escalable de células solares orgánicas requiere la sustitución de disolventes halogenados tóxicos por alternativas ecológicas.
• El procesamiento de OSC con disolventes no halogenados a menudo da como resultado una mala morfología y un rendimiento limitado del dispositivo debido a la agregación incontrolada del donante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de diseño molecular para un control eficiente de la morfología en los CSO utilizando condiciones de procesamiento en verde.
• Permitir que los CSO de alto rendimiento se fabriquen con disolventes ecológicamente benignos.

Principales métodos:

• Sintetizó una serie de terpolímeros (D18-Cl-xHD) por copolimización aleatoria de D18-Cl con unidades DTBT-HD, introduciendo largas cadenas alquilo de número par.
• Solubilidad y comportamiento de agregación de terpolímeros afinados mediante ingeniería de cadena lateral racional.
• Procesó el terpolímero optimizado (D18-Cl-10HD) a partir de o-xileno y caracterizó su rendimiento y morfología.

Principales resultados:

• El terpolímero optimizado, D18-Cl-10HD, logró una eficiencia de conversión de potencia del 18,1% cuando se procesó a partir de o-xileno, una mejora de más del 60% con respecto al punto de referencia D18-Cl.
• El análisis morfológico mostró que D18-Cl-10HD forma una red bicontinua bien ordenada con un empaque molecular mejorado y pureza de dominio.
• Estas mejoras morfológicas facilitan la disociación eficiente del excitón y el transporte de carga.

Conclusiones:

• El estudio presenta una estrategia ampliamente aplicable para el diseño de materiales compatibles con disolventes verdes para OSC.
• Estableció una comprensión mecanicista más profunda del comportamiento de fase regulado por la cadena lateral en semiconductores orgánicos.
• Ha cerrado la brecha entre la alta eficiencia y la fabricación sostenible en el campo de las células solares orgánicas.