Donante de terpolímero "torcido" que permite celdas solares orgánicas intrínsecamente extensibles de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas intrínsecamente extensibles (is-OSC) son prometedoras para la generación de energía portátil.
• Las células solares orgánicas de alta eficiencia actuales utilizan columnas vertebrales rígidas, lo que limita la extensibilidad y crea una compensación mecánica de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar terpolímeros dúctiles que mejoren el rendimiento fotovoltaico y la robustez mecánica en los is-OSC.
• Investigar el impacto de la incorporación de unidades de 3-butiloctilo-tiofeno (ThBO) en las columnas vertebrales de PM6 en las propiedades del material y el rendimiento del dispositivo.

Principales métodos:

• Sintetizó una serie de terpolímeros PM-BOX% con cantidades variables de unidades de ThBO (X = 5, 10, 20).
• Unidades ThBO incorporadas en la columna vertebral PM6 para inducir la torsión de la columna vertebral y aumentar el contenido desordenado.
• Dispositivos is-OSC fabricados y caracterizados utilizando los terpolímeros desarrollados y un aceptor BTP-eC9.

Principales resultados:

• Los dispositivos PM-BO10%:BTP-eC9 lograron una eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 18,3% y una tensión de inicio de grietas del 23,8%.
• El terpolímero optimizado mejoró la extensibilidad mecánica al aumentar la torsión de la columna vertebral y facilitar la disipación de la tensión.
• Los is-OSC de PM-BO10%:BTP-eC9 demostraron una excelente retención de PCE (80% a una tensión del 31,0%), alcanzando el 14,2% de PCE bajo tensión.

Conclusiones:

• La estrategia de diseño de terpolímeros retorcidos mejoró con éxito tanto el PCE como la extensibilidad en is-OSC.
• Este enfoque ofrece una nueva vía para crear donantes de polímeros eficientes y robustos para la electrónica portátil de próxima generación.
• Los materiales desarrollados muestran un potencial significativo para aplicaciones prácticas en la generación de energía flexible y extensible.