Existem duas tarefas cruciais para a realização de células solares de polímero de alta eficiência:aumentar a faixa de absorção espectral da luz e colher excitons fotogerados com eficiência. Nesse trabalho, Células solares de polímero de heterojunção baseada em transferência de energia de ressonância Förster (FRET) que incorporam corante de esquaraína (SQ) foram fabricadas e investigadas.

A alta absorvância da esquaraína na região do infravermelho próximo amplia a absorção espectral das células solares e auxilia no desenvolvimento de uma nanomorfologia ordenada para o transporte de carga aprimorado. Estudos espectroscópicos de femtossegundos revelaram transferência de energia de excitação altamente eficiente (até 96%) de poli (3-hexiltiofeno), também conhecido como P3HT, a esquaraína ocorrendo em uma escala de tempo de picossegundos.

Um aumento de 38% na eficiência de conversão de energia foi realizado para chegar a 4,5%; esta descoberta sugere que este sistema melhorou a migração de excitons em longas distâncias. Esta arquitetura transcende os sistemas multiblend tradicionais, permitindo que vários materiais de doadores com respostas espectrais separadas funcionem sinergicamente, permitindo assim uma melhoria na absorção e conversão de luz. Esta descoberta abre um novo caminho para o desenvolvimento de células solares de polímero de alta eficiência.

Um novo mecanismo de transferência de energia foi explorado pela primeira vez, permitindo uma captação de energia significativamente mais eficiente em células solares P3HT / corante em comparação com células solares P3HT isoladas. Também, ampliar o espectro de absorção de luz na região do infravermelho próximo e desenvolver partes em nanoescala para a célula solar melhorou o dispositivo.

Permitir que diferentes materiais que absorvem a luz trabalhem sinergicamente levou a redes de polímeros bem ordenadas sem pós-processamento.

Quais são os detalhes?

• Capacidade do CFN:O Advanced Optical Spectroscopy &Microscopy Facility foi usado para entender o mecanismo de conversão de energia e a taxa de transferência eletrônica entre o corante e o polímero nas células solares.
• O uso de corante esquaraína e FRET de transportadores de carga melhorou a eficiência das células solares de polímero. Estudos espectroscópicos de femtossegundos revelaram transferência de energia de excitação altamente eficiente de P3HT para SQ ocorrendo em uma escala de tempo de picossegundos. Isso sugere que este sistema melhorou a migração de excitons em longas distâncias.
• Pela primeira vez, FRET foi explorado para melhorar a coleta de exciton em células solares de heterojunção em massa de polímero.