Un trabajo teórico reciente realizado en el Centro NIST de Ciencia y Tecnología a Nanoescala explica el efecto sorprendentemente pequeño de la segregación de fase a macroescala en la eficiencia general de los materiales fotovoltaicos orgánicos mezclados (OPV) al mostrar que los electrones pueden excavar eficazmente a través de una capa de piel para llegar al dispositivo. Cátodo.
Las OPV constan de dos tipos de moléculas orgánicas, donantes de electrones y aceptores de electrones, que se mezclan uniformemente en todo el volumen del material. En una OPV, la luz fotoexcita un par electrón-hueco ligado, que se separan en la interfaz entre donante y aceptor.
Los cargos gratuitos separados migran a diferentes contactos, generando una corriente eléctrica. La elección del material del electrodo es crucial para el funcionamiento de la OPV. El cátodo debe recoger preferentemente electrones y el ánodo debe recoger preferentemente agujeros.
Estudios recientes de materiales de OPV realizados en la CNST y en otros lugares revelaron un orificio rico en donantes que transportaba una capa de piel cerca del cátodo.
Esta fase de segregación, o alta concentración de agujeros, se debe a la menor energía superficial de la interfaz donante-cátodo en relación con la interfaz aceptor-cátodo.
El hecho de que el colector de electrones tenga en su mayoría agujeros en su vecindad parecería ser un impedimento para la recolección de carga y la eficiencia general.
Sin embargo, la relación entre la carga recogida y la excitada sigue siendo alta. Al extender los modelos desarrollados previamente para tener en cuenta la segregación de fase macroscópica, Teóricamente se determinó que las cargas pueden "exprimirse" con bastante facilidad a través de regiones de densidad reducida.
Este efecto explica la influencia relativamente benigna de la capa de piel sobre el rendimiento general del dispositivo. El trabajo demuestra que la segregación de la fase de la capa superficial del cátodo no debería ser un impedimento para el desarrollo de OPV de alta eficiencia.
