Controle Independente das Morfologias de Volume e Interfície de Células Solares Orgânicas de Heterojunção de Baixo Peso Molecular

Demonstramos que o recozimento por vapor de solvente de heterojunções orgânicas de baixo peso molecular pode ser utilizado para controlar independentemente as morfologias de interface e de filme fino em bloco, modificando assim o transporte de carga e a dissociação de excitons nessas estruturas. Como exemplo, recozemos heterojunções de squaraina funcionalizada com difenila (DPSQ)/C(60) antes ou após a deposição de C(60). O recozimento por vapor de solvente de DPSQ antes da deposição de C(60) resulta em ordem molecular na heterointeface. Fotovoltaicos orgânicos baseados neste processo apresentaram tensões de circuito aberto e eficiências de conversão de energia reduzidas em relação a dispositivos como fundidos. Em contraste, o recozimento após a deposição de C(60) fixa a desordem na interface encontrada em junções não recozidas, enquanto melhora a ordem no volume do filme fino. Isso resulta em um aumento na corrente de curto-circuito de >30% enquanto mantém a tensão de circuito aberto do dispositivo de heterojunção como fundido. Esses resultados são analisados em termos de dinâmica de recombinação em heterojunções excitônicas e demonstram que a morfologia fotovoltaica orgânica ótima é caracterizada por desordem interfacial para minimizar a recombinação de pares de polaron, enquanto a melhora na cristalinidade no volume aumenta a eficiência de transporte de excitons e cargas na região ativa.