Novel electron acceptors and new solution processed hole blocking layer for organic solar cells
- Autores: Caterina Stenta
- Directores de la Tesis: Lluís F. Marsal Garví (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Angela Sastre Santos (presid.), Josep Ferré Borrull (secret.), Pilar López Varo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías para Nanosistemas, Bioingeniería y Energía por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
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- Resumen
El objetivo general de esta tesis ha sido contribuir en la mejora de las células solares orgánicas de heterounión masiva, mediante la incorporación de nuevos materiales aceptores y dadores de electrones, y de capas bloqueadoras de huecos depositadas a partir de soluciones.
Se investigaron aceptores de tipo no fullereno y de tipo azafullereno.
Como aceptores de tipo no fullereno se han preparado tres nuevos perylenediimide (PDI) y se han introducido en la capa activa de dispositivos fotovoltaicos obteniendo la estructura ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PDI/Ca/Ag.
Se han optimizado los procesos de fabricación estudiando el indice donor-aceptor, el tipo de tratamiento termico y el contenido de aditivo.
Se ha estudiado el impacto de los PDI sobre el funcionamento de los dispositivos através de estudios morfologicos y optoelectronicos.
Hemos demonstrado como los dispositivos basados en PDI exhiben valores de tensión de circuito abierto considerablemente mas elevados que los dispositivos de referencia basado en PCBM.
Adicionalmente se investigó una familia de dadores de electrones basados en diketopyrolopyrole.
Se han fabricado y estudiado lademás los efectos de las capas transportadoras de electrones y huecos en términos de eficiencia y degradación de dispositivos fotovoltaicos. En concreto, se han estudiado y fabricado capas bloqueadoras de huecos con BCP depositada a través de una tecnología de soluciones como sustituyente del Calcio, conocido por su limitada estabilidad.
Se han estudiado células de referencias con estructura ITO/PEDOT:PSS/ PTB7:PCBM/Ca/Ag.
La capa bloqueadora de huecos con BCP ha sido incorporada en dispositivos fotovoltaicos de heterojunción masiva con estructura ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PCBM/BCP/Ag.
Se ha llevado a cabo una caracterización de las propiedades morfológicas y fotofísicas,de los dispositivos fotovoltaicos fabricados,a través de varios métodos de investigación entre los cuales medidas JV en oscuridad y en luz AM1.5, EQE, Difracción de rayos X, medidas espectroscopia UV-Vis, Medidasde movilidad, medidas de extracción de carga y foto voltaje transiente, AFM y ángulo de contacto.
En el caso del estudio la BCP hemos demonstrado que la molecula BCP depositada a partir de soluciones es adecuada para el utilizo como capa bloqueadora en celulas solares organicas, en particular las compuestas por la mezcla PTB7/PC71BM Hemos demonstrado que los dispositivos con la capa fina de BCP como capa bloqueadora de huecos, depositado através de una solución de toluene y metanol producen valores de eficiencias similares a los dispositivos de referencia producidos con Calcium. Además, los dispositivos producidos con BCP presentan una maior estabilidad en el aire en comparación con los dispositivos basados en Calcium. Hemos concluido que estos dispostivios son una alternativa economica a los dispositivos con capas bloqueadoras depositadas por vacio.
En el caso de estudio de los PDI como acceptores en celulas solares organicas, hemos fabricado dispositivos con capas activas amorfas. Hemos demonstrado que las cineticas de recombinación de estos dispositivos son mas bajas que los dispositivos produducido con fullerene.
Hemos demonstrado que los valores de Voc de los dispositivos basados en los acceptores PDI son mas altos que los de los dispositvos basados en PCBM.
