Spacer layout підвищує ефективність органічних сонячних елементів з одним компонентом

Просторове розташування покращує ефективність органічних сонячних батарей з одним компонентом

Ефективність органічних сонячних батарей з одним компонентом значно залежить від просторових одиниць, вбудованих у їх молекулярний дизайн. Розташування цих просторових одиниць на полімерах з подвійним кабелем давно залишалося поза увагою дослідників, хоча саме воно може впливати на те, як матеріал організується і функціонує в пристрої. Щоб заповнити цю прогалину, вчені використали стратегію ізомеризації просторових одиниць для створення двох ізомерних полімерів з подвійним кабелем, змінюючи точку приєднання просторової одиниці на бензоловому кільці інденону. Ці зміни дозволяють точно регулювати упакування молекул і кристалічність плівки — ключові фактори, що впливають на ефективність роз’єднання екситонів, транспорту заряду і загальну ефективність перетворення електроенергії органічних сонячних батарей.

Дослідники повідомляють, що така структурна модернізація оптимізує упакування молекул, створюючи більш організовані плівки та поліпшені шляхи для переносу зарядоносіїв. Краща упакованість і кристалічність дозволяють екситонам ефективніше роз’єднуватися на внутрішніх інтерфейсах, що, у свою чергу, підтримує вищі значення струму і напруги виходу з пристроїв.

Використовуючи ізомерні полімери як активний шар в органічних сонячних батареях з одним компонентом, вдається досягти покращеної фотоелектричної продуктивності в порівнянні зі структурами, які не використовують ізомеризацію просторових одиниць. Ті самі матеріали демонструють відмінні результати, коли використовуються як третій елемент у трьохкомпонентних органічних сонячних батареях, де вони допомагають вдосконалити донорно-акцепторний інтерфейс і сприяють більш збалансованому генерації та переносу заряду.

У обох ролях — чи то як єдиний активний компонент, чи як добавка в трьохкомпонентних системах — полімери демонструють відмінну термостабільність. Характеристики пристроїв залишаються стабільними за підвищених температур, що свідчить про те, що структурні зміни внаслідок ізомеризації просторових одиниць не знижують стабільності, а можуть навіть сприяти довготривалій експлуатації.

Автори описують ізомеризацію просторових одиниць як просту й ефективну стратегію дизайну для полімерів з подвійним кабелем наступного покоління. Вони припускають, що ретельний контроль за положенням приєднання просторової одиниці може сприяти розробці високоефективних і стабільних органічних сонячних батарей з одним компонентом, які стануть гарною альтернативою більш складним багатокомпонентним системам.