Polymer solceller, der anvender Forster resonans energioverførsel

To afgørende opgaver eksisterer for at realisere højeffektive polymersolceller:at øge rækkevidden af ​​den spektrale absorption af lys og effektiv høste fotogenererede excitoner. I dette arbejde, Förster resonance energy transfer (FRET)-baserede heterojunction polymer solceller, der inkorporerer squaraine dye (SQ), blev fremstillet og undersøgt.

Den høje absorbans af squaraine i det nær-infrarøde område udvider den spektrale absorption af solcellerne og hjælper med at udvikle en ordnet nanomorfologi til forbedret ladningstransport. Femtosekund spektroskopiske undersøgelser afslørede meget effektiv (op til 96%) excitationsenergioverførsel fra poly(3-hexylthiophen), også kendt som P3HT, til squaraine, der forekommer på en picosekund tidsskala.

En stigning på 38 % i effektkonverteringseffektiviteten blev realiseret til at nå 4,5 %; dette fund tyder på, at dette system har forbedret exciton-migrering over lange afstande. Denne arkitektur overskrider traditionelle multiblend-systemer, at tillade flere donormaterialer med separate spektrale responser at arbejde synergistisk, derved muliggøres en forbedring af lysabsorption og omdannelse. Denne opdagelse åbner en ny vej for udvikling af højeffektive polymersolceller.

En ny energioverførselsmekanisme er blevet udnyttet for første gang, muliggør en markant mere effektiv energihøst i P3HT/farvestof solceller sammenlignet med P3HT-alene solceller. Også, udvidelse af lysabsorptionsspektret til det nær-infrarøde område og udvikling af dele i nanoskala til solcellen har forbedret enheden.

At lade forskellige lysabsorberende materialer virke synergistisk har ført til velordnede polymernetværk uden efterbehandling.

Hvad er detaljerne?

• CFN-kapacitet:CFN's Advanced Optical Spectroscopy &Microscopy Facility blev brugt til at forstå energiomdannelsesmekanismen og hastigheden af ​​elektronisk overførsel mellem farvestoffet og polymeren i solcellerne.
• Brugen af ​​squaraine farvestof og FRET af ladningsbærere forbedrede effektiviteten af ​​polymersolceller. Femtosekund spektroskopiske undersøgelser afslørede højeffektiv overførsel af excitationsenergi fra P3HT til SQ, der forekommer på en picosekund tidsskala. Dette antydede, at dette system har forbedret exciton-migrering over lange afstande.
• For første gang, FRET blev udnyttet til at forbedre excitonhøst i polymer bulk heterojunction solceller.