Esistono due compiti cruciali per realizzare celle solari polimeriche ad alta efficienza:aumentare la gamma di assorbimento spettrale della luce e raccogliere in modo efficiente gli eccitoni fotogenerati. In questo lavoro, Sono state fabbricate e studiate celle solari polimeriche a eterogiunzione basate sul trasferimento di energia per risonanza di Förster (FRET) che incorporano colorante squaraine (SQ).

L'elevata assorbanza della squaraina nella regione del vicino infrarosso amplia l'assorbimento spettrale delle celle solari e aiuta a sviluppare una nano-morfologia ordinata per un migliore trasporto di carica. Gli studi spettroscopici al femtosecondo hanno rivelato un trasferimento di energia di eccitazione altamente efficiente (fino al 96%) da poli (3-esiltiofene), noto anche come P3HT, alla squaraina che si verifica su una scala temporale di picosecondi.

È stato realizzato un aumento del 38% dell'efficienza di conversione dell'energia fino a raggiungere il 4,5%; questa scoperta suggerisce che questo sistema ha migliorato la migrazione degli eccitoni su lunghe distanze. Questa architettura trascende i tradizionali sistemi multiblend, consentendo a più materiali di donatori con risposte spettrali separate di lavorare in sinergia, consentendo così un miglioramento dell'assorbimento e della conversione della luce. Questa scoperta apre una nuova strada per lo sviluppo di celle solari polimeriche ad alta efficienza.

Per la prima volta è stato sfruttato un nuovo meccanismo di trasferimento di energia, consentendo una raccolta di energia significativamente più efficiente nelle celle solari P3HT/dye rispetto alle celle solari P3HT da sole. Anche, l'ampliamento dello spettro di assorbimento della luce nella regione del vicino infrarosso e lo sviluppo di parti su scala nanometrica della cella solare hanno migliorato il dispositivo.

Consentire a diversi materiali che assorbono la luce di lavorare in sinergia ha portato a reti polimeriche ben ordinate senza post-elaborazione.

Quali sono le specifiche?

• Funzionalità CFN:La struttura di spettroscopia ottica e microscopia avanzata di CFN è stata utilizzata per comprendere il meccanismo di conversione dell'energia e la velocità di trasferimento elettronico tra il colorante e il polimero nelle celle solari.
• L'uso del colorante squaraine e del FRET dei portatori di carica ha migliorato l'efficienza delle celle solari polimeriche. Gli studi spettroscopici al femtosecondo hanno rivelato un trasferimento di energia di eccitazione altamente efficiente da P3HT a SQ che si verifica su una scala temporale di picosecondi. Ciò ha suggerito che questo sistema ha migliorato la migrazione degli eccitoni su lunghe distanze.
• Per la prima volta, FRET è stato sfruttato per migliorare la raccolta degli eccitoni nelle celle solari a eterogiunzione di massa polimerica.