La substitution asymétrique des groupes terminaux permet d’obtenir des cellules solaires organiques à petites molécules efficaces

La substitution asymétrique des groupes terminaux aide à obtenir des cellules solaires organiques efficaces à toutes petites molécules

La substitution asymétrique des groupes terminaux dans les donneurs moléculaires pour obtenir des OSC hautes performances toutes petites molécules. 1 crédit

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Ge Ziyi de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a appliqué une stratégie de substitution asymétrique des groupes terminaux chez les donneurs moléculaires, obtenant ainsi des performances élevées -cellules solaires organiques à petites molécules (OSC) avec une efficacité de conversion de puissance (PCE) supérieure à 16,34 %. L’étude a été publiée dans Matériaux avancés.

Les OSC ont suscité un intérêt croissant en raison d’avantages attrayants tels que le faible coût, la légèreté et la flexibilité mécanique. En tant que source d’alimentation prometteuse pour les systèmes électroniques flexibles, en plus des performances PCE relativement faibles, les OSC à toutes petites molécules ont des structures chimiques définies et une excellente reproductibilité d’un lot à l’autre.

Pour briser ce goulot d’étranglement, les chercheurs ont conçu et synthétisé une série de donneurs de petites molécules symétriques et asymétriques. Le benzodithiophène substitué par le difluorothiophène a servi de fragment donneur, tandis que le cyanoacétate de 2-éthylhexyle (CA), la 2-éthylhexyl rhodanine (Reh) et la 1H-indène-1,3(2H)-dione (ID) ont été sélectionnés comme groupes terminaux.

En mélange avec l’accepteur N3, SM-CA-Reh a été remplacé par des groupes terminaux asymétriques de CA et Reh, ce qui a entraîné des avantages photovoltaïques intégrés du facteur de remplissage élevé (FF) de SM-CA et une densité de courant de court-circuit élevée (Jsc) de SM-Reh.

Dans ce cas, le dispositif basé sur le SM-CA-Reh a obtenu un FF accru de 77,5 % et un PCE hautement amélioré de 16,34 %, ce qui était le PCE le plus élevé signalé pour les OSC binaires à petites molécules. En revanche, les appareils basés sur le SM-CA-ID et le SM-ID ont montré un PCE relativement faible de 8,2 % et 2,76 %, respectivement.

De plus, les résultats de la caractérisation indiquent que la morphologie d’empilement dans les films mélangés est principalement déterminée par l’interaction π – π au lieu de l’effet dipolaire ou de la cristallinité.

Cette recherche a révélé que la substitution asymétrique des groupes terminaux chez les donneurs moléculaires peut être une méthode efficace pour améliorer encore les OSC de toutes petites molécules et a mis en lumière la manière dont les groupes terminaux modulent efficacement la morphologie à séparation de phase.


Le réglage fin de la morphologie de la microstructure du film de couche active augmente l’efficacité des cellules solaires organiques


Plus d’information:
Jinfeng Ge et al, La substitution asymétrique des groupes terminaux déclenche une efficacité de 16,34 % pour les cellules solaires organiques toutes petites molécules, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002/adma.202202752

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: La substitution asymétrique des groupes terminaux aide à obtenir des cellules solaires organiques efficaces entièrement à petites molécules (2022, 11 juillet) récupéré le 11 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-asymmetric-substitution-end- groupes-efficaces-toutes-petites-molecules.html

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