En los últimos años Las células solares orgánicas (OSC) basadas en aceptores sin fullereno (NF) han demostrado un enorme progreso en la eficiencia de conversión de energía (PCE). La mayoría de las OSC de última generación en el laboratorio se basan en la denominada arquitectura de heterounión masiva (BHJ) que consiste en una capa fotoactiva en una mezcla de un donante y un aceptor de electrones. La presencia de numerosas uniones p-n microscópicas en BHJ permite áreas de superficie suficientes donde se produce la separación de carga, de modo que aumentan la fotocorriente y la PCE. Las características del dispositivo en BHJ-OSC se ven críticamente afectadas por la nanoestructura o morfología de las películas BHJ, con redes interpenetrantes y continuas con tamaños de dominio idealmente comparables a la longitud de difusión del excitón.

En comparación con los BHJ, La deposición secuencial de película para formar heterouniones planas (PHJ) es atractiva porque la morfología de los componentes donante y aceptor se puede controlar de forma más independiente. La gran separación de fase vertical que ocurre naturalmente en los PHJ facilita la extracción de portadores fotogenerados hacia los dos electrodos. El área limitada de interfaces donante / aceptor (D / A) ha obstaculizado críticamente las eficiencias fotovoltaicas en PHJ-OSC. Con solventes de procesamiento ortogonal estrictos o deposición térmica (de la segunda capa) de las películas donante y aceptora, los dispositivos resultantes a menudo tienen un rendimiento inferior a los que tienen estructuras BHJ, debido a una mala disociación del excitón. Por esta razón, las interdifusiones de aceptores en la fase de donante se han aplicado con ingeniería de solventes para aumentar el área interfacial D / A, resultando en un aumento de la corriente de cortocircuito (Jsc) en PHJ-OSC.

Muy recientemente, basado en el donante polimérico PBDBT-2F y el aceptor de NF Y6, Los investigadores propusieron una estrategia para mejorar el rendimiento fotovoltaico y la estabilidad térmica de las PHJ-OSC depositadas secuencialmente mediante la dispersión de los componentes donantes en la fase de aceptor dominante. Por este método, logran un PCE récord del 15,4% en las células solares PHJ basadas en PBDBT-2F / Y6, alcanzando uno de los valores más altos reportados en PHJ-OSC con casting de película secuencial. Es más, el equilibrio del transporte de carga en los dispositivos PHJ mejora favorablemente con la incorporación de donantes en la fase dominante de Y6. Estas modificaciones suprimen la recombinación bimolecular y aceleran el barrido de carga. Desde el punto de vista morfológico, la estaca π-π intermolecular favorable en Y6 apenas se ve afectada a concentraciones diluidas de dispersiones de donantes, cuales, por otra parte, modifica el proceso fotofísico en células solares PHJ. De importancia, con la dispersión de donantes descrita, las películas PHJ exhiben una mayor robustez de la morfología en asociación con efectos negativos más pequeños sobre el barrido de carga en las células solares en condiciones térmicas. Como resultado, Se ha logrado una mejor estabilidad térmica en los dispositivos PHJ con dispersiones de donantes, con respecto al de las células solares BHJ.