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    Célula fotovoltaica orgánica con un 17% de eficiencia y una capacidad de procesamiento superior para recubrimientos de gran superficie

    (a) Estructuras moleculares de PBDB-TF y BTP-4Cl-X, X representa 8, 12 o 16. (b) estadísticas de la célula OPV en diferentes condiciones de preparación. Crédito:Science China Press

    Las células fotovoltaicas orgánicas (OPV) han atraído un considerable interés de investigación debido a las ventajas de su peso ligero, flexibilidad y procesamiento de soluciones de bajo costo. Con el desarrollo de materiales fotoactivos orgánicos, especialmente los nuevos aceptores de electrones no fullerenos (NFA), Las celdas OPV han producido eficiencias de conversión de energía (PCE) de más del 16% en los últimos años. Sin embargo, Estos dispositivos generalmente se fabricaban con un método de recubrimiento por rotación en áreas pequeñas por debajo de 0,1 cm. 2 en laboratorios, que no son adecuados para futuras producciones de lujo.

    Para el proceso de recubrimiento por rotación, Las películas húmedas se secan rápidamente debido a la alta velocidad de centrifugado. Sin embargo, cuando los métodos de recubrimiento de gran superficie, como revestimiento de cuchillas, revestimiento de matriz ranurada, y métodos de recubrimiento por pulverización, son usados, las películas húmedas se secan lentamente. La tasa de volatilización significativamente disminuida del solvente da un tiempo mucho más largo para la alineación y agregación molecular ordenadas, lo que puede conducir a la formación de un tamaño de dominio mayor o una separación de fases excesiva en la capa activa. Por lo tanto, Sigue siendo un desafío fabricar células OPV altamente eficientes mediante métodos de fabricación de gran superficie.

    Recientemente, el equipo de investigación dirigido por el Prof. Jian-Hui Hou en el Instituto de Química, Academia china de ciencias, finamente optimizado las cadenas de alquilo del BTP-4Cl (un derivado de un NFA bien conocido, Y6) y sintetizó una serie de nuevos NFA BTP-4Cl-X (X =8, 12 o 16). Aplicaron los nuevos NFA en la fabricación de células OPV recubiertas de gran superficie y obtuvieron buenos resultados. El estudio titulado "Célula fotovoltaica orgánica con 17% de eficiencia y procesabilidad superior" se publicó en Revista Nacional de Ciencias .

    Los investigadores demostraron con éxito un PCE alto del 17% en el área pequeña (0,09 cm 2 ) Células OPV basadas en BTP-4Cl-12. Cuando se utilizó el método de recubrimiento de cuchillas para extender el área activa, Las células OPV de 1 cm2 obtuvieron un excelente PCE del 15,5%, que se encuentra entre los valores más altos en el campo de las células OPV hasta ahora. Al cooperar estrechamente con el profesor Wei Ma de la Universidad de Xi'an Jiaotong, revelaron que el BTP-4Cl-12 tenía características de agregación y procesabilidad de la solución equilibradas. Como resultado, la película de revestimiento de la cuchilla mostró una muy buena morfología de separación de fases, lo que contribuyó al transporte elevado de portadores y suprimió la recombinación de carga en las células OPV. Este trabajo demostró que la optimización de las estructuras químicas de los materiales fotoactivos tenía una gran importancia en la producción de áreas más grandes.


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