Er zijn twee cruciale taken voor het realiseren van hoogrenderende polymere zonnecellen:het vergroten van het bereik van de spectrale absorptie van licht en het efficiënt oogsten van door foto gegenereerde excitonen. In dit werk, Op Förster-resonantie-energieoverdracht (FRET) gebaseerde heterojunctie-polymeerzonnecellen die squaraine-kleurstof (SQ) bevatten, werden gefabriceerd en onderzocht.

De hoge absorptie van squaraine in het nabij-infrarode gebied verbreedt de spectrale absorptie van de zonnecellen en helpt bij het ontwikkelen van een geordende nanomorfologie voor verbeterd ladingstransport. Femtoseconde spectroscopische studies onthulden een zeer efficiënte (tot 96%) excitatie-energieoverdracht van poly (3-hexylthiofeen), ook bekend als P3HT, naar squaraine op een tijdschaal van picoseconden.

Er werd een toename van 38% in de energieconversie-efficiëntie gerealiseerd om 4,5% te bereiken; deze bevinding suggereert dat dit systeem de migratie van excitonen over lange afstanden heeft verbeterd. Deze architectuur overstijgt traditionele multiblend-systemen, waardoor meerdere donormaterialen met afzonderlijke spectrale reacties synergetisch kunnen werken, waardoor een verbetering in lichtabsorptie en omzetting mogelijk wordt. Deze ontdekking opent een nieuwe weg voor de ontwikkeling van hoogrenderende polymere zonnecellen.

Voor het eerst is gebruik gemaakt van een nieuw mechanisme voor energieoverdracht, waardoor een aanzienlijk efficiëntere energiewinning in P3HT/dye-zonnecellen mogelijk is in vergelijking met alleen P3HT-zonnecellen. Ook, het verbreden van het lichtabsorptiespectrum in het nabij-infrarode gebied en het ontwikkelen van nanoschaalonderdelen voor de zonnecel heeft het apparaat verbeterd.

Door verschillende lichtabsorberende materialen synergetisch te laten werken, zijn goed geordende polymeernetwerken ontstaan ​​zonder nabewerking.

Wat zijn de bijzonderheden?

• CFN-mogelijkheid:CFN's geavanceerde optische spectroscopie- en microscopiefaciliteit werd gebruikt om het energieconversiemechanisme en de snelheid van elektronische overdracht tussen de kleurstof en het polymeer in de zonnecellen te begrijpen.
• Het gebruik van squaraine-kleurstof en FRET van ladingsdragers verbeterde de efficiëntie van polymere zonnecellen. Femtoseconde spectroscopische studies onthulden een zeer efficiënte excitatie-energieoverdracht van P3HT naar SQ die plaatsvond op een picoseconde tijdschaal. Dit suggereerde dat dit systeem de migratie van excitonen over lange afstanden heeft verbeterd.
• Voor de eerste keer, FRET werd gebruikt om het oogsten van excitonen in polymeer bulk heterojunctie zonnecellen te verbeteren.