Célula Fotovoltaica Orgânica de Junção Simples com 19% de Eficiência

Melhorar a eficiência de conversão de energia (PCE) é importante para ampliar as aplicações das células fotovoltaicas orgânicas (OPV). Aqui, uma PCE máxima de 19,0% (valor certificado de 18,7%) é alcançada em células OPV de junção simples ao combinar design de materiais com uma estratégia de mistura ternária. Uma camada ativa composta por um novo doador de polímero de banda larga chamado PBQx-TF e um novo aceitador não fullerênico (NFA) chamado eC9-2Cl é projetada racionalmente. Com uma utilização otimizada da luz, a célula binária resultante exibe uma boa PCE de 17,7%. Um NFA F-BTA3 é então adicionado à camada ativa como um terceiro componente para melhorar simultaneamente os parâmetros fotovoltaicos. A melhor utilização da luz, o alinhamento em cascata dos níveis de energia e a embalagem intermolecular aprimorada resultam em uma tensão de circuito aberto de 0,879 V, densidade de corrente de curto-circuito de 26,7 mA cm-2 e fator de preenchimento de 0,809. Este estudo demonstra que a melhoria adicional das PCEs de células OPV de alto desempenho requer um ajuste fino das estruturas eletrônicas e morfologias das camadas ativas.