Las células solares orgánicas son dispositivos fotovoltaicos (PV) de película delgada que utilizan materiales orgánicos como capa activa para absorber la luz solar y generar electricidad. El procesamiento con disolventes es un paso crucial en la fabricación de células solares orgánicas, ya que la elección del disolvente puede influir significativamente en la morfología y las propiedades de la capa activa.
En este estudio, los investigadores del OIST investigaron el efecto de diferentes mezclas de disolventes en la estructura y el rendimiento de células solares orgánicas basadas en una mezcla de poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) y ácido [6,6]-fenil-C61-butírico. éster metílico (PCBM). Utilizaron una combinación de técnicas experimentales, incluida la dispersión de rayos X de ángulo pequeño con incidencia rasante (GISAXS), la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la espectroscopia de fotoluminiscencia (PL), para caracterizar la morfología y las propiedades de la capa activa.
Los investigadores descubrieron que la elección de la mezcla de disolventes tenía un impacto significativo en la separación de fases y la cristalinidad de la mezcla P3HT:PCBM. Observaron que el uso de una mezcla de clorobenceno y 1,8-diyodooctano (DIO) conducía a una separación de fases más pronunciada y una mayor cristalinidad en comparación con el uso de clorobenceno solo. Esta morfología mejorada resultó en un mejor transporte del portador de carga y un mejor rendimiento del dispositivo, lo que llevó a una eficiencia de conversión de energía (PCE) de más del 5 %, que se encuentra entre las más altas reportadas para células solares P3HT:PCBM procesadas en solución.
El estudio destaca la importancia de la selección de disolventes en la fabricación de células solares orgánicas y proporciona información sobre la relación entre la morfología inducida por disolventes y el rendimiento del dispositivo. Al controlar la mezcla de disolventes, es posible optimizar la separación de fases y la cristalinidad de la capa activa, lo que conduce a un mejor transporte de carga y mayores eficiencias de conversión de energía en células solares orgánicas.
"Nuestros hallazgos arrojan luz sobre la intrincada interacción entre las mezclas de disolventes, la morfología de la capa activa y el rendimiento del dispositivo en las células solares orgánicas", afirma el Dr. Masaki Taniguchi, autor principal del estudio. "Este conocimiento se puede aprovechar para diseñar y fabricar células solares orgánicas de alto rendimiento con morfologías adaptadas, permitiendo su adopción más amplia en tecnologías fotovoltaicas de próxima generación".
