Los OSC ternarios tratados con D-IDT con un alto PCE récord. Crédito: Nimte
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Ge Ziyi del Instituto Ningbo de Tecnología e Ingeniería de Materiales de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un aceptador de invitados de baja cristalinidad, D-IDT, utilizando un método de activación directo de C-H sin hojalete que incorporaron como un tercer componente en células solares orgánicas binarias (OSC).
Este hallazgo resultó en un OSC estable con una eficiencia de conversión de potencia (PCE) de 19.92%. El estudio se publica en la revista Energy & Environmental Science.
Los OSC han atraído una atención considerable en el campo de los dispositivos electrónicos orgánicos debido a su ligera flexibilidad mecánica y translucencia. Sin embargo, la síntesis de materiales fotovoltaicos orgánicos para los OSC se ha basado tradicionalmente en la reacción de acoplamiento de Stile, que está plagada de procedimientos complejos, altos costos y preocupaciones ambientales. Como resultado, existe una necesidad apremiante de métodos de síntesis más rentables y ecológicos.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación diseñó y sintetizó un aceptador invitado tipo ADDA, D-IDT, utilizando un enfoque directo de activación C-H. Al emplear una estrategia de acoplamiento cruzado C-H/C-H, los investigadores simplificaron el proceso de síntesis, logrando un alto rendimiento del 84%. Cuando se integró en el sistema host D18: BTP-EC9, D-IDT demostró una conjugación π superior pero interacciones intermoleculares significativamente más débiles en comparación con el Tipo de ADA invitado S-IDT.
La baja cristalinidad de D-IDT mejora su miscibilidad con el aceptador del huésped BTP-EC9, promoviendo una agregación más rápida de BTP-EC9 y facilitando la disociación de excitones eficientes y el transporte de carga. Esto da como resultado una reducción notable en la pérdida de voltaje, con el dispositivo ternario que exhibe una pérdida de 18 mV más baja que la del sistema binario.
El dispositivo ternario que incorpora D-IDT logró un PCE de 19.92%, superando la eficiencia del 17.66% de los dispositivos basados en S-IDT. Esto marca la mayor eficiencia reportada hasta la fecha para los OSC utilizando el sistema host D18: BTP-EC9. Además, los OSC tratados con D-IDT demostraron estabilidad a largo plazo, reteniendo el 92% de su eficiencia inicial después de 200 horas de iluminación continua.
Este estudio destaca el potencial de los aceptores de invitados de baja cristalinidad para controlar la cinética de cristalización y ajustar el comportamiento de ensamblaje de los aceptores del huésped. Proporciona nuevas ideas sobre el diseño de los terceros componentes eficientes a través de métodos de síntesis verdes y directos, acercando la tecnología OSC a la viabilidad comercial.
Más información: Pengfei Ding et al, Aceptor de huéspedes de baja cristalinidad derivada de la comunicación directa para células solares orgánicas de alta eficiencia, ciencias energéticas y ambientales (2025). Doi: 10.1039/d5ee00542f
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China
Cita: el nuevo método de síntesis aumenta la eficiencia de las células solares orgánicas (2025, 24 de marzo) Recuperado el 24 de marzo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-03-synthesis-method- boosts-eficience-solar.html
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