Colocación Jerárquica e Impacto Optoelectrónico Asociado de Nanotubos de Carbono en Celdas Solares de Polímero-Fullerene

Desde su descubrimiento, los nanotubos de carbono (CNTs) han sido considerados candidatos prometedores para celdas solares basadas en polímeros, pero su incorporación funcional y utilización en tales dispositivos han sido limitadas debido a cuellos de botella en el procesamiento. Aquí, demostramos la realización de una colocación controlada de una red de monolayer de CNT de pared simple (SWNT) en cuatro posiciones diferentes en celdas solares de heterojunción de mezcla a granel (BHJ) de polímero-fullerene. Los SWNTs fueron depositados mediante recubrimiento por inmersión desde una suspensión hidrofílica, y se utilizó un tratamiento breve y en gran parte no destructivo con plasma de argón de la capa activa para la incorporación de una capa de SWNT dentro o sobre ella. Demostramos que los SWNTs en el lado de recolección de agujeros de la capa activa conducen a un aumento en la eficiencia de conversión de energía (PCE) de los dispositivos fotovoltaicos del 4 al 4.9% (bajo iluminación AM 1.5 G, 1.3 soles). Esta es la PCE más alta reportada para celdas solares basadas en polímeros que incorporan CNTs, al considerar la escala esperada de los parámetros del dispositivo para la iluminación de 1 sol. También observamos que los SWNTs depositados en la parte superior de la capa activa conducen a cambios electro-ópticos importantes en la funcionalidad del dispositivo, incluyendo un aumento en la vida útil de fluorescencia de poli-3-hexiltiofeno (P3HT).