Scienziati dell'Imperial College di Londra, Università di Monash, CSIRO, e la King Abdullah University of Science and Technology hanno segnalato un film sottile organico per celle solari con un accettore di piccole molecole non fullerene che ha raggiunto un'efficienza di conversione di potenza di poco superiore al 13%.

Sostituendo le catene laterali fenilalchiliche in indacenoditieno[3, accettore non fullerenico a base di 2-b]tiofene (ITIC) con catene lineari semplici per formare C8-ITIC, hanno migliorato le prestazioni fotovoltaiche del materiale.

C8-ITIC è stato miscelato con un analogo fluorurato del polimero donatore PBDB-T per formare film sottili di eterogiunzione bulk. La ricerca è stata recentemente pubblicata su Materiale avanzato .

Il Dr. Xuechen Jiao del McNeill Research Group della Monash University ha effettuato misurazioni di diffusione di raggi X ad ampio angolo di incidenza radente (GIWAXS) al sincrotrone australiano per ottenere informazioni morfologiche su film sottili puri e miscelati.

"Cambiando la struttura chimica del composto organico, un promettente aumento dell'efficienza è stato raggiunto con successo in una cella solare organica già ad alte prestazioni", ha affermato Jiao. "GIWAXS ci ha fornito informazioni su come le molecole del donatore e dell'accettore si sono cristallizzate e aggregate all'interno dei film sottili, così come l'orientamento dei cristalliti rispetto ai substrati."

La tecnica è molto utile nello studio delle strutture cristalline di una gamma di film sottili di materia morbida di polimeri conduttivi, come celle solari organiche e transistor organici.

"L'intensità del raggio del sincrotrone australiano fornisce un flusso super alto, ciò significa che le informazioni possono essere acquisite in circa tre secondi rispetto all'XRD convenzionale che richiede circa un'ora, " disse Jiao.

"I cambiamenti di colore nei modelli GIWAX bidimensionali rappresentano i cambiamenti nell'intensità di diffrazione che consentono di vedere come cambia la cella elementare."

In un esperimento per esaminare il comportamento di cristallizzazione e aggregazione, GIWAXS è stato implementato su film sottili monocomponente, ITC, C8-ITC, PBDB-T e PFDB-T con e senza ricottura termica a 160 C .

Le miscele di C8-ITIC con il polimero donatore PFBDB-T hanno dimostrato la migliore efficienza di conversione di potenza. I risultati hanno suggerito che le molecole C8-CTIC hanno una maggiore tendenza a cristallizzare in strutture 3D ordinate.

Si pensava che un migliore imballaggio molecolare in C8-ITIC rispetto a CTIC contribuisse a comportamenti di trasporto dei portatori di carica superiori, quindi prestazioni migliorate.

Gli autori della carta, guidato dal professor Martin Heeney all'Imperial College di Londra, ha anche riportato una nuova tecnica per sintetizzare l'accettore non fullerenico.

Altre tecniche utilizzate nell'indagine includevano la spettroscopia di assorbimento UV, voltammetria ciclica. microscopia a forza atomica elettroluminescenza e calcoli teorici.

C'è un grande interesse per gli accettori non fullerenici a causa del loro esteso assorbimento della luce e dei livelli di energia sintonizzabili.

Un gruppo dell'Accademia cinese delle scienze guidato da Wenchao Zhou ha recentemente riferito in Giornale della Società Chimica Americana l'anno scorso che un'ottimizzazione molecolare del 13% in un film sottile non fullerenico, di PBDB-T-SF e IT-4F.