Conception d'accepteurs trimères en forme d'étoile pour des cellules solaires organiques à haute performance (Efficacité > 19 %), photostables et mécaniquement robustes

Résumé Une efficacité de conversion d'énergie élevée (PCE), une stabilité à long terme et une robustesse mécanique sont des conditions préalables pour les applications commerciales des cellules solaires organiques (CSOs). Dans cette étude, un nouvel accepteur trimère en forme d'étoile (TYT-S) est développé et des CSOs haute performance avec une PCE de 19,0 %, une grande photostabilité (durée de vie t 80 % = 2600 h sous éclairage d'une seule lumière solaire) et une robustesse mécanique avec une contrainte de rupture (COS) de 21,6 % sont réalisés. La structure moléculaire isotrope de TYT-S permet un transport de charge multidirectionnel efficace et une haute mobilité électronique. De plus, sa structure amorphe empêche la formation d'interfaces cristallines cassantes, améliorant considérablement les propriétés mécaniques de la CSO. En conséquence, les CSOs basées sur TYT-S montrent une PCE significativement plus élevée (19,0 %) et une extensibilité (COS = 21,6 %) par rapport aux CSOs basées sur l'accepteur trimère en forme linéaire (TYT-L) (PCE = 17,5 % et COS = 6,4 %) et aux CSOs basées sur l'accepteur de petites molécules (MYT) (PCE = 16,5 % et COS = 1,3 %). En outre, l'augmentation de la taille moléculaire de TYT-S, par rapport à celle de MYT et du dimère (DYT), supprime la cinétique de diffusion des molécules accepteurs, améliorant considérablement la photostabilité des CSOs. Enfin, pour démontrer efficacement le potentiel de TYT-S, des CSOs intrinsèquement extensibles (IS) sont construites. Les CSOs IS basées sur TYT-S présentent une grande extensibilité des dispositifs (contrainte à PCE 80 % = 31 %) et une PCE de 14,4 %.