Celdas Fotovoltaicas Orgánicas de Unión Única con Eficiencia Cercana al 18%

Optimizar las estructuras moleculares de los materiales fotovoltaicos orgánicos (OPV) es uno de los métodos más efectivos para aumentar las eficiencias de conversión de energía (PCE). Para un sistema molecular excelente con un cierto esqueleto conjugado, el ajuste fino de las cadenas de alquilo es de considerable importancia para explorar completamente su potencial fotovoltaico. En este trabajo, se realiza la optimización de las cadenas de alquilo en un aceptor de no fullereno (NFA) clorado llamado BTP-4Cl-BO (un derivado de Y6) y se obtienen parámetros fotovoltaicos muy impresionantes en celdas OPV. Para obtener un empaquetamiento intermolecular más ordenado, el n-undecilo se acorta en el borde de BTP-eC11 a n-nonilo y n-heptilo. Como resultado, se sintetizan los NFAs de BTP-eC9 y BTP-eC7. El BTP-eC7 muestra una solubilidad relativamente pobre y, por lo tanto, limita su aplicación en la fabricación de dispositivos. Afortunadamente, el BTP-eC9 posee buena solubilidad y, al mismo tiempo, una propiedad de transporte de electrones mejorada en comparación con BTP-eC11. Significativamente, debido al aumento simultáneo de la densidad de corriente de cortocircuito y el factor de relleno, las celdas OPV de unión única basadas en BTP-eC9 registran una PCE máxima del 17.8% y obtienen un valor certificado del 17.3%. Estos resultados demuestran que minimizar las cadenas de alquilo para obtener una solubilidad adecuada y un empaquetamiento intermolecular mejorado tiene un gran potencial para seguir mejorando su rendimiento fotovoltaico.