Mejora del rendimiento de las células solares orgánicas binarias mediante la manipulación de la J-agregación...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electrónica Orgánica
• Fotovoltaica

Sus antecedentes:

• Las células solares orgánicas (OSC) enfrentan limitaciones de eficiencia debido al compromiso entre la absorción de luz y la pérdida de voltaje, causada principalmente por la recombinación no radiativa.
• La ley de la brecha de energía dicta que una brecha de energía más pequeña, beneficiosa para la absorción, a menudo conduce a una mayor pérdida de voltaje.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de tratamiento coaditivo para mejorar simultáneamente la absorción de luz y reducir la recombinación no radiativa en OSC basadas en PM6:BTP-eC9.
• Investigar los efectos sinérgicos del 4-bromoclorobenceno (BCB) y el 1,8-diyodooctano (DIO) en la agregación molecular y la morfología.

Principales métodos:

• Utilización de un tratamiento coaditivo con BCB sólido y DIO líquido para modular la agregación molecular en la capa activa.
• Análisis del impacto de los aditivos en el orden molecular, la J-agregación y el bandgap óptico.
• Fabricación de dispositivos OSC y caracterización de su rendimiento fotovoltaico, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE), el factor de llenado (FF) y la densidad de corriente de cortocircuito (JSC).

Principales resultados:

• El tratamiento coaditivo optimizó la agregación molecular, lo que condujo a una absorción de luz más amplia y a una reducción de la recombinación no radiativa.
• Las OSC alcanzaron un PCE del 19,72% con un FF del 81,3% y un JSC de 28,61 mA cm⁻².
• La aplicación de una capa de MgF₂ antirreflectante impulsó aún más el JSC a 29,62 mA cm⁻² y el PCE a 20,34%.

Conclusiones:

• El co-tratamiento con BCB y DIO mejora eficazmente el orden molecular y la dinámica de carga en las OSC.
• Esta estrategia proporciona un enfoque práctico para superar las limitaciones de eficiencia en la fotovoltaica orgánica.
• Las altas métricas de rendimiento logradas demuestran el potencial de este método para avanzar en la tecnología OSC.