Investigadores del Instituto de Ciencia Molecular en Japón informan que las células solares orgánicas (OSC) con alta movilidad y materiales donantes (D) y aceptores (A) altamente cristalinos pudieron reducir una pérdida de voltaje de circuito abierto (VOC). El origen del alto VOC fue que la interfase D / A altamente cristalina redujo la pérdida de energía relacionada con la recombinación de carga. Los resultados demuestran que el diseño cuidadoso de la interfaz D / A permite una alta eficiencia de conversión de energía en los OSC.

Las eficiencias de conversión de energía de las células solares orgánicas (OSC) basadas en mezclas de materiales semiconductores de donador de electrones (D) y aceptor (A) ahora superan el 16 por ciento. Sin embargo, todavía es más bajo que el de los SC inorgánicos altamente eficientes como los GaAs. La eficiencia de generación de carga en los OSC hoy en día es casi del 100 por ciento, por lo tanto, reducir la pérdida de energía en el voltaje de salida es de vital importancia para mejorar aún más la eficiencia de las células solares orgánicas.

El grupo del profesor asistente Seiichiro Izawa y el profesor Masahiro Hiramoto del Instituto de Ciencias Moleculares de Japón informan que las OSC con alta movilidad y materiales donantes (D) y aceptores (A) altamente cristalinos pudieron reducir un voltaje de circuito abierto (V _jefe ) pérdida. Los investigadores fabricaron modelos de OSC bicapa utilizando estas moléculas (Fig. 1a). La cristalinidad de la capa aceptora podría alterarse mediante la selección apropiada de las tres moléculas con diferentes longitudes de cadena lateral de alquilo. La V _jefe se encontró que aumentaba a medida que aumentaba la cristalinidad de la capa aceptora. La V _jefe la pérdida fue muy pequeña en comparación con los valores de las OSC informadas (Fig. 1b). El origen de la alta V _jefe fue que la interfaz D / A altamente cristalina redujo la pérdida de energía relacionada con la recombinación de carga en el voltaje de salida al realizar una recombinación ideal de banda a banda. Especialmente, la alta cristalinidad de las diversas capas moleculares (menos de 6 nm) en las proximidades de la interfaz D / A fue importante para realizar el alto V _jefe . Los resultados demuestran que el diseño cuidadoso de la interfaz D / A permite lograr altas eficiencias de conversión de energía en los OSC al reducir la pérdida de voltaje en circuito abierto.