Uma equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso um novo material aceitador gigante e fabricou uma célula solar orgânica de alta eficiência usando o solvente não halogenado tolueno, alcançando uma eficiência de conversão de energia certificada de 20,02%. Esse avanço oferece uma nova solução para os desafios ambientais e de processo na produção em larga escala de dispositivos fotovoltaicos orgânicos. O design do componente hospedeiro e a estrutura química do BTP-eC9 são detalhados abaixo.
A fabricação de células solares orgânicas tradicionais de alta eficiência geralmente depende de solventes halogenados, mas a alta volatilidade desses solventes é prejudicial à produção em larga escala. O uso de solventes não halogenados de alto ponto de ebulição, mais ecológicos, geralmente leva a uma queda no desempenho do dispositivo. Para solucionar essa contradição, a equipe de pesquisa do Professor Ge Ziyi, do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo, Academia Chinesa de Ciências, projetou um processo simplificado adequado para o solvente tolueno. Suas descobertas foram publicadas na revista *Advanced Materials*.
A equipe de pesquisa introduziu dois aceptores gigantes (G-1O e G-3O) com diferentes cadeias laterais contendo oxigênio em um sistema de mistura de camada ativa PM6:BTP-eC9. A adição desses materiais aceptores prolongou o tempo de cristalização do filme, inibiu a agregação excessiva e promoveu uma separação de fases mais refinada. Em particular, as cadeias laterais mais curtas do aceptor G-1O contribuem para uma distribuição de fases mais uniforme, o que é benéfico para o transporte de carga e reduz a perda de tensão.
Os resultados experimentais mostram que o dispositivo ternário baseado em G-1O atinge uma eficiência de conversão fotoelétrica de 19,90%, superior à do dispositivo baseado em G-3O (17,90%). Ao aplicar um revestimento antirreflexo, a eficiência do dispositivo baseado em G-1O é ainda mais aprimorada para 20,02%. Além disso, a equipe de pesquisa utilizou esse sistema de materiais para fabricar um módulo de grande área com 15,6 centímetros quadrados, alcançando uma eficiência de 16,97% sem zonas mortas, comprovando a escalabilidade da tecnologia.
Este trabalho demonstra um caminho viável para a fabricação de células solares orgânicas de alto desempenho utilizando solventes não halogenados, estabelecendo as bases para suas aplicações fotovoltaicas comerciais. O desenvolvimento de novos materiais aceptores desempenha um papel crucial nesse processo.
