Los aditivos de tiofeno halogenado atado al siloxano permiten una excelente morfología fibrilar y procesamiento de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El control morfológico y el procesamiento de aire son críticos para las células solares orgánicas de alto rendimiento (OSC).
• El desarrollo de aditivos eficaces es clave para optimizar la capa fotoactiva en las OSC.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos aditivos de tiofeno halogenados atados al siloxano para las OSC.
• Investigar el impacto de estos aditivos en la morfología y el rendimiento de la capa fotoactiva.
• Obtención de OSC de alto rendimiento procesados en condiciones de aire ambiente.

Principales métodos:

• Síntesis de tres aditivos de tiofeno halogenados atados al siloxano: Cl-Th-SiO, Br-Th-SiO y I-Th-SiO.
• Fabricación de células solares orgánicas utilizando el donante de polímero D18 y el aceptador de no fullereno L8-BO con los aditivos.
• Análisis morfológico de la capa activa para observar la formación de la red fibrilar.
• Caracterización del rendimiento fotovoltaico, incluidas las mediciones de la eficiencia de conversión de potencia (PCE) en condiciones de nitrógeno y de aire ambiente.

Principales resultados:

• Los tres aditivos indujeron redes de capas activas fibrilares, mejorando la disociación de excitones y el transporte de cargas.
• El aditivo clorado (Cl-Th-SiO) mostró las interacciones más fuertes y el apilamiento π-π más cercano, lo que condujo al mejor rendimiento.
• Los OSC procesados con nitrógeno con Cl-Th-SiO alcanzaron un PCE del 20,64% (certificado del 20,11%).
• Los OSC tratados con aire (60% y 90% de humedad relativa) con Cl-Th-SiO alcanzaron altos PCE de 20,45% y 20,19%, respectivamente.

Conclusiones:

• Los aditivos de tiofeno halogenado atado al siloxano optimizan efectivamente la morfología y el rendimiento de la OSC.
• El Cl-Th-SiO es un aditivo muy eficaz para lograr elevados PCE en los CSO, especialmente durante el tratamiento del aire ambiente.
• Los aditivos diseñados son muy prometedores para el desarrollo de celdas solares orgánicas prácticas y de alto rendimiento.