Un equipo de investigadores en Alemania ha fabricado una célula fotovoltaica orgánica sin aceptor de fullereno que presenta una capa transportadora de orificios procesada con solución bicapa. Registró una eficiencia de conversión de energía del 17,1% y mantuvo el 93% de su eficiencia inicial después de 1.800 horas de funcionamiento continuo de la célula solar a 60 C.

Un equipo de científicos de la Universidad Friedrich-Alexander de Alemania ha presentado una célula fotovoltaica orgánica basada en una capa de transporte hueco (HTL) basada en PEDOT:PSS, un polímero conocido por su bajo costo y sus propiedades de fácil preparación.

En el artículo de investigación, “Una arquitectura de capa de transporte de orificios bicapa de polímero para una alta eficiencia y estabilidad células solares orgánicas”, publicado en la revista Joule, los investigadores dijeron que a pesar de los avances significativos en las células solares orgánicas a escala de laboratorio, todavía faltan materiales de interfaz que puedan procesarse en solución sobre la capa activa, que sean compatibles con nuevos no- aceptores de fullereno (NFA) y también proporcionan suficiente estabilidad a largo plazo.

Los científicos explicaron que el HTL propuesto proporciona una “estabilidad excepcional” para células basadas en materiales NFA y arquitectura invertida. La bicapa HTL está compuesta de nanopartículas de poli[bis(4-fenil)(2,5,6-trimetilfenil)amina (PTAA) dopadas y el polímero PEDOT:PSS.

Los investigadores dijeron que las nanopartículas de PTAA dopadas (D-PTAAnp) sirven como una capa amortiguadora, proporcionan una alineación adecuada de los niveles de transporte de los orificios y permiten una extracción eficiente de los orificios, mientras que PEDOT:PSS forma una capa densa, que protege la capa activa y "además permite el contacto óhmico". al electrodo de Ag”.

Tras las pruebas, los investigadores descubrieron que la celda puede alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 17,1%, que según ellos se encuentra entre las eficiencias más altas reportadas para celdas OPV invertidas que utilizan PEDOT:PSS como HTL.

Después de 1.600 horas bajo iluminación con lámpara de halogenuros metálicos a temperatura ambiente, el dispositivo conservó el 95% de su rendimiento inicial. Después de 1.800 horas de funcionamiento bajo iluminación con lámpara de halogenuros metálicos a 60 C, mantuvo el 93 % de su rendimiento, lo que llevó al equipo a concluir que el dispositivo tenía una "excelente estabilidad operativa".

Para demostrar la universalidad de la capa intermedia, los investigadores seleccionaron cuatro compuestos semiconductores orgánicos, incluidos PM7:Y6, PTQ11:Y6, PM6:DT-Y6 y PM6:BTP-eC9:L8-BO. El dispositivo PM6:BTP-eC9:L8-BO basado en HTL bicapa logró un PCE del 17,1%.

"Hasta donde sabemos, esta se encuentra entre las eficiencias más altas reportadas hasta ahora para células OPV invertidas con HTL procesado en solución", dijeron los científicos. “En general, los valores de rendimiento y estabilidad logrados al incluir una capa PEDOT:PSS superior procesada por solución presentan una herramienta clave para lograr módulos PM6:Y6 industrialmente escalables.

En diciembre, otro equipo de científicos de la Universidad Friedrich-Alexander de Alemania estableció un récord de eficiencia del 14,46%. para un módulo fotovoltaico orgánico.