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    Cella fotovoltaica organica con efficienza del 17% e lavorabilità superiore per il rivestimento di grandi aree

    (a) Strutture molecolari di PBDB-TF e BTP-4Cl-X, X rappresenta 8, 12 o 16. (b) statistiche della cella OPV in diverse condizioni di preparazione. Credito:Science China Press

    Le celle fotovoltaiche organiche (OPV) hanno attirato un notevole interesse di ricerca a causa dei vantaggi del peso leggero, flessibilità ed elaborazione di soluzioni a basso costo. Con lo sviluppo di materiali fotoattivi organici, in particolare i nuovi accettori di elettroni non fullerenici (NFA), Le celle OPV hanno prodotto efficienze di conversione di potenza (PCE) di oltre il 16% negli ultimi anni. Però, questi dispositivi sono stati solitamente fabbricati con un metodo di rivestimento a rotazione in piccole aree inferiori a 0,1 cm 2 nei laboratori, che non sono adatte a future produzioni di alto livello.

    Per il processo di spin-coating, i film umidi si asciugano rapidamente a causa dell'elevata velocità di filatura. Però, quando i metodi di rivestimento di grandi aree, come il rivestimento della lama, rivestimento a fessura, e metodi di verniciatura a spruzzo, sono utilizzati, le pellicole bagnate si asciugano lentamente. Il tasso di volatilizzazione significativamente ridotto del solvente offre un tempo molto più lungo per l'allineamento molecolare ordinato e l'aggregazione, che può portare alla formazione di una dimensione del dominio maggiore o eccessiva separazione di fase nello strato attivo. Perciò, è ancora una sfida fabbricare celle OPV altamente efficienti tramite metodi di fabbricazione su vasta area.

    Recentemente, il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Jian-Hui Hou presso l'Istituto di Chimica, Accademia cinese delle scienze, ottimizzato finemente le catene alchiliche del BTP-4Cl (un derivato di un noto NFA, Y6) e sintetizzato una serie di nuovi NFA BTP-4Cl-X (X =8, 12 o 16). Hanno applicato i nuovi NFA nella fabbricazione di celle OPV rivestite di grandi aree e hanno ottenuto buoni risultati. Lo studio intitolato "Cella fotovoltaica organica con efficienza del 17% con lavorabilità superiore" è stato pubblicato in Rassegna scientifica nazionale .

    I ricercatori hanno dimostrato con successo un PCE elevato del 17% nella piccola area (0,09 cm 2 ) Cellule OPV basate su BTP-4Cl-12. Quando il metodo di rivestimento della lama è stato utilizzato per estendere l'area attiva, Le celle OPV da 1 cm2 hanno ottenuto un eccellente PCE del 15,5%, che è tra i valori più alti nel campo delle celle OPV finora. Collaborando strettamente con il Prof. Wei Ma dell'Università di Xi'an Jiaotong, hanno rivelato che BTP-4Cl-12 aveva caratteristiche di processabilità e aggregazione della soluzione bilanciate. Di conseguenza, il film di rivestimento della lama ha mostrato un'ottima morfologia a separazione di fase, che ha contribuito all'elevato trasporto di portatori e alla soppressione della ricombinazione di carica nelle celle OPV. Questo lavoro ha dimostrato che l'ottimizzazione delle strutture chimiche dei materiali fotoattivi ha un grande significato nella produzione su un'area più ampia.


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