Acceptores de infrarrojos cercanos basados en fluoroalquilo para el control de la morfología que permiten celdas...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas (OSC) ofrecen un potencial de generación de energía flexible y de bajo costo.
• La optimización de la morfología en la capa de heterounión masiva (BHJ) es crucial para la generación y el transporte eficientes de cargas.
• Los aceptores de moléculas pequeñas juegan un papel clave en la morfología de la BHJ y el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo aceptador de moléculas pequeñas A-DA'D-A, Y18-F9, con cadenas laterales de fluoroalquilo.
• Investigar el impacto de Y18-F9 en la morfología BHJ y el rendimiento de las células solares orgánicas ternales.
• Lograr una alta eficiencia de conversión de potencia (PCE) en las OSC sin aditivos.

Principales métodos:

• Síntesis del aceptador de moléculas pequeñas Y18-F9.
• Fabricación de células solares orgánicas ternárias con capas activas D18:L8-BO:Y18-F9.
• Caracterización de la morfología BHJ, incluida la formación de redes fibrosas a nanoescala y la segregación de fases verticales.
• Pruebas de rendimiento del dispositivo, incluidas las mediciones de la densidad de corriente y la tensión (J-V).

Principales resultados:

• Las cadenas laterales de fluoroalquilo en Y18-F9 promueven el autoensamblaje en redes fibrosas a nanoescala.
• La baja energía superficial de Y18-F9 facilita una segregación de fase vertical favorable en el BHJ.
• Se observó un mejor embalaje molecular, un mejor transporte y recolección de cargas y una reducción de las pérdidas de recombinación.
• Los OSC ternales D18:L8-BO:Y18-F9 sin aditivos alcanzaron una PCE del 19,31%, con una Jsc de 27,27 mA cm-2 y una FF del 79,7%.

Conclusiones:

• Y18-F9 es un aceptor de moléculas pequeñas eficaz para optimizar la morfología de BHJ en OSCs.
• Los efectos sinérgicos de las cadenas laterales de fluoroalquilo conducen a un rendimiento superior del dispositivo.
• Este trabajo demuestra una estrategia prometedora para el desarrollo de células solares orgánicas ternales de alta eficiencia y sin aditivos.