Morfología de células solares de heterojunción de polímero/fullerena

Dentro de los diferentes dispositivos fotovoltaicos orgánicos, el enfoque de heterojunción de polímero/fullerena es uno de los focos de interés de investigación actual. Estos dispositivos dependen en gran medida de la morfología nanoscópica en estado sólido de los dos componentes (donante/acceptor) en la capa fotoactiva. La necesidad de mezclas de polímero-fullerena finamente separadas por fases se expresa por la limitada longitud de difusión de excitones presente en los semiconductores orgánicos. Las distancias típicas que estas fotoexcitaciones pueden recorrer dentro de un material prístino son de alrededor de 10-20 nm. En una heterojunción eficiente, la escala de separación de fases está, por lo tanto, estrechamente relacionada con las respectivas longitudes de difusión de excitones de los dos materiales involucrados. Una vez que los excitones alcanzan la interfaz donante/acceptor, la transferencia de carga fotoinducida resulta en la separación de cargas. Después de que las cargas se han separado, requieren caminos de percolación hacia los respectivos electrodos de extracción de carga para suministrar una corriente directa externa. Así, también un transporte de carga efectivo se basa en el desarrollo de una nanomorfología adecuada, es decir, estructuras de fase interpenetrantes bicontinuas dentro de estos filmes de mezcla. Este artículo destacado combina y resume los hallazgos experimentales sobre esta relación nanomorfología-eficiencia.