Construcción de Células Solares de Alto Rendimiento Mediante la Incorporación de un Donador de Polímero Tipo A1-A2...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electrónica Orgánica
• Fotovoltaica

Sus antecedentes:

• Los donadores de polímeros Donador-Aceptor (D-A) son cruciales para las células solares orgánicas de alto rendimiento.
• Sin embargo, los polímeros D-A sufren una alta pérdida de voltaje debido a niveles de energía imperfectos.
• El desarrollo de nuevas arquitecturas de polímeros es esencial para mitigar estas limitaciones.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo copolímero tipo A1-A2, M1, para abordar las desalineaciones de los niveles de energía en las células solares de polímeros.
• Investigar el impacto de M1 como material huésped en sistemas de mezcla ternaria.
• Mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la fotostabilidad de los dispositivos fotovoltaicos orgánicos.

Principales métodos:

• Síntesis de un copolímero tipo A1-A2 (M1) utilizando BDD como unidad A1 y DTBT como unidad A2.
• Fabricación de células solares orgánicas de mezcla ternaria que incorporan M1 en un sistema PM6:L8-BO.
• Caracterización de la morfología de la película, la orientación molecular, los niveles de energía y el rendimiento del dispositivo.

Principales resultados:

• El polímero tipo A1-A2 M1 exhibió niveles de energía más bajos, absorción más amplia y cristalinidad mejorada en comparación con el polímero D-A PM6.
• Las películas de mezcla ternaria con M1 mostraron una orientación molecular de cara mejorada y una morfología de capa activa.
• El dispositivo ternario optimizado (PM6:M1(5%):L8-BO) logró una alta PCE del 19,70 % y una fotostabilidad superior.

Conclusiones:

• El nuevo polímero tipo A1-A2 M1 reduce eficazmente la pérdida de voltaje y mejora el rendimiento del dispositivo en células solares orgánicas.
• La introducción de M1 como material huésped en mezclas ternarias ofrece una estrategia prometedora para la fotovoltaica orgánica de alto rendimiento.
• Este trabajo presenta un enfoque eficiente para desarrollar dispositivos ternarios avanzados con mayor eficiencia y estabilidad.