Científicos de la Universidad Meridional de Ciencia y Tecnología de Shenzhen (China) han diseñado y sintetizado un donante dimerizado de molécula pequeña para células solares orgánicas ternarias.
En el artículo «Dimerized small molecule donor enables efficient ternary organic solar cells» (El donante de moléculas pequeñas dimerizadas permite células solares orgánicas ternarias eficientes), publicado en la revista Giant, los investigadores explican que las células solares orgánicas ternarias son la «estrategia factible y eficaz» para conseguir células orgánicas de alto rendimiento, pero subrayan la necesidad de desarrollar un tercer componente para maximizar la eficiencia.
El pequeño donante de molécula dimerizado presentado en este trabajo, DSMD-βV, se fabricó conectando dos pequeños donantes de molécula asimétricos con el grupo vinilo. «Se obtuvo un pequeño donante asimétrico con grupo terminal sustituido por bromo, denominado compuesto, mediante una serie de ingeniosas estrategias de síntesis», explicaron los científicos. «Posteriormente, el compuesto se acopló con vinilo para sintetizar el producto diana DSMD-βV mediante una reacción de acoplamiento Stille, empleando Pd2(dba)3 como catalizador y P(o-tol)3 como ligando».
Los científicos consideran que DSMD-βV, una molécula oligomérica, es un tercer componente adecuado debido a su absorción, ya que presentaba un amplio rango de absorción de 350 a 800 nm, y a la coincidencia de nivel energético cuando se compara con PM6 y BTP-eC9. El equipo añadió que la introducción de DSMD-βV también puede mejorar la separación de fases de la morfología de la película basada en PM6:BTP-eC9.
Para probar el donante de moléculas pequeñas dimerizado, los científicos fabricaron una célula solar compuesta por DSMD-βV y un sistema PM6:BTP-eC9 como matriz binaria. Tras las pruebas, descubrieron que el dispositivo de célula orgánica ternaria PM6:DSMD-βV:BTP-eC9 registraba una eficiencia de conversión de potencia del 18,26%, frente al resultado del 17,63% de una célula binaria basada en PM6:BTP-eC9.
La investigación destacó que el dispositivo ternario con DSMD-βV también logró una disociación de excitones más eficaz, suprimió la recombinación asistida por trampa, promovió la transferencia de carga, inhibió la recombinación de carga y mejoró la vida útil del portador y el tiempo de extracción en comparación con el dispositivo binario de referencia.
«Este trabajo indica que el donante dimérico de molécula pequeña es un prometedor candidato a tercer componente para construir células solares orgánicas ternarias eficientes», concluyeron los investigadores, «lo que también abre una idea única para la construcción de células solares orgánicas ternarias eficientes».
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