Negli ultimi due anni, le celle solari organiche (OSC) basate su accettori non fullereni (NF) hanno dimostrato enormi progressi nell'efficienza di conversione di potenza (PCE). La maggior parte degli OSC all'avanguardia in laboratorio si basa sulla cosiddetta architettura di eterogiunzione di massa (BHJ) costituita da uno strato fotoattivo in miscela di un donatore e accettore di elettroni. La presenza di numerose giunzioni p-n microscopiche nei BHJ consente aree superficiali sufficienti in cui si verifica la separazione di carica, in modo che la fotocorrente e la PCE siano aumentate. Le caratteristiche del dispositivo nei BHJ-OSC sono influenzate in modo critico dalla nanostruttura o morfologia dei film di BHJ, caratterizzato da reti compenetranti e continue con dimensioni di dominio idealmente paragonabili alla lunghezza di diffusione degli eccitoni.

Rispetto ai BHJ, la deposizione sequenziale del film per formare eterogiunzioni planari (PHJ) è interessante perché la morfologia dei componenti donatore e accettore può essere controllata in modo più indipendente. La grande separazione di fase verticale che si verifica naturalmente nei PHJ facilita l'estrazione di vettori fotogenerati verso i due elettrodi. L'area limitata delle interfacce donatore/accettore (D/A) ha ostacolato in modo critico le efficienze fotovoltaiche nei PHJ-OSC. Con rigorosi solventi di lavorazione ortogonali o deposizione termica (del secondo strato) dei film donatori e accettori, i dispositivi risultanti spesso hanno prestazioni inferiori a quelli con strutture BHJ, a causa della scarsa dissociazione degli eccitoni. Per questa ragione, le interdiffusioni di accettori nella fase donatrice sono state applicate con l'ingegneria del solvente per aumentare l'area interfacciale D/A, con conseguente aumento della corrente di cortocircuito (Jsc) nei PHJ-OSC.

Molto recentemente, basato sul donatore polimerico PBDBT-2F e sull'accettore di NF Y6, i ricercatori hanno proposto una strategia per migliorare le prestazioni fotovoltaiche e la stabilità termica per i PHJ-OSC depositati in sequenza disperdendo i componenti del donatore nella fase dominante accettore. Con questo metodo, raggiungono un PCE record del 15,4% nelle celle solari PHJ basate su PBDBT-2F/Y6, raggiungendo uno dei valori più alti riportati sui PHJ-OSC con casting di film sequenziali. Inoltre, l'equilibrio del trasporto di carica nei dispositivi PHJ è favorevolmente migliorato con l'incorporazione dei donatori nella fase Y6-dominante. Queste modifiche sopprimono la ricombinazione bimolecolare e accelerano la rimozione della carica. Dal punto di vista morfologico, il favorevole staking intermolecolare π-π in Y6 è difficilmente influenzato a concentrazioni diluite di dispersioni di donatori, quale, d'altra parte, modifica il processo fotofisico nelle celle solari PHJ. di importanza, con la descritta dispersione dei donatori, i film PHJ mostrano una maggiore robustezza della morfologia in associazione con effetti negativi minori sullo spazzamento della carica nelle celle solari in condizioni termiche. Di conseguenza, è stata ottenuta una migliore stabilità termica nei dispositivi PHJ con dispersioni di donatori, rispetto a quello delle celle solari BHJ.