p A interface de heterojunção da célula solar orgânica (OSC) é onde ocorrem os principais processos fotofísicos, como separação de carga e recombinação. A orientação molecular na interface é um dos principais fatores que determinam a eficiência das células solares. Devido ao complexo arranjo molecular tridimensional na interface e à falta de tecnologia para medir a orientação molecular local, é um desafio determinar a orientação molecular na interface. p O espalhamento de raios-X é amplamente utilizado para estudar a morfologia de empacotamento molecular de materiais orgânicos doadores e aceitadores na camada ativa. Espalhamento de raios-X de grande angular de incidência rasante (GIWAXS) mostra a direção de empilhamento lateral ou de face das fases doadora e aceitadora em relação ao substrato (Figura 1a), mas não consegue distinguir a direção relativa entre as duas fases na interface.

p Embora a orientação relativa entre as fases doadora anisotrópica e aceitadora de fulereno isotrópica possa ser medida com base no método de espalhamento de raios-X suave de ressonância de polarização (P-SoXS) (Figura 1b), o surgimento de células solares não-fulerenos apresenta novos desafios para descrever a orientação molecular local na interface de duas fases anisotrópicas.

p O grupo de pesquisa do Professor Wang Cheng na Universidade de Xiamen e seus colaboradores fizeram uso da absorção transiente seletiva de polarização linear (LP-TA, Figura 1c) para estudar a orientação molecular em heterojunções de células solares orgânicas de pequenas moléculas. Ao registrar seletivamente o componente de polarização do sinal da sonda alinhado paralelo ou perpendicular à polarização linear do pulso da bomba, a anisotropia calculada a partir do sinal de absorção transiente é usada para estimar o ângulo entre as moléculas doadoras e aceitadoras em suas interfaces.

p Eles usaram a espectroscopia LP-TA para detectar a orientação molecular de heterojunções em massa em três células solares orgânicas de pequenas moléculas. O ângulo entre as moléculas doadoras e aceitadoras interfaciais é calculado pelo valor de anisotropia inicial do sinal de absorção transiente correspondente ao processo de separação de carga. Por outro lado, a dinâmica da anisotropia dá uma dica do processo de dissociação e separação do par elétron / buraco longe da interface. Para a mistura ZR1:Y6 (PCE:14,3%), a análise mostrou que o ângulo entre as moléculas ZR1 e Y6 na interface era próximo a 90 °. Em contraste, experimentos semelhantes na mistura B1:BO-4Cl (PCE:15,3%) mostraram que as moléculas B1 e BO-4Cl são paralelas entre si na interface. A interface BTR:BO-4Cl (PCE:11,3%) é mais desordenada e tem uma orientação relativa aleatória. Ao analisar a cinética de separação de carga, a eficiência de separação de carga da interface B1:BO-4Cl, onde as moléculas são orientadas em paralelo, é maior do que na interface ZR1:Y6, onde as moléculas são orientadas verticalmente (70%> 63%).

p Essas observações fornecem informações complementares para medições de espalhamento de raios-X e destacam a espectroscopia de absorção transiente seletiva de polarização como uma ferramenta para sondar a estrutura de interface e a dinâmica das principais etapas fotofísicas na conversão de energia.