Novel near-infrared absorbing materials for 'truly' transparent organic photovoltaics

Abstract

Zonnecellen spelen een cruciale rol in de overgang van energieproductie op basis van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energiebronnen. Silicium zonnecellen zijn tegenwoordig dan ook een gevestigde waarde in het energielandschap. Transparante zonnecellen, daarentegen, zouden effectief kunnen functioneren als aanvullende energiebron, omdat ze geïntegreerd kunnen worden in o.a. ramen van gebouwen en voertuigen. Door het gebruik van organische halfgeleiders kunnen deze zonnecellen ook dun, licht en flexibel zijn, wat veel minder designbeperkingen oplevert in vergelijking met conventionele zonnecellen. Bovendien kan het absorptiepatroon van organische halfgeleiders worden afgestemd om selectief te absorberen buiten het zichtbare golflengtegebied, wat nodig is om een hoog rendement en hoge transparantie te combineren. Materialen die aan deze eisen voldoen zijn echter vrij weinig beschreven. Daarom zijn in dit werk drie nieuwe nabij-infrarood absorberende materialen gesynthetiseerd en werden hun prestaties in fotovoltaïsche cellen onderzocht. Voor de twee nieuwe acceptoren, DOOTIC-4F en DOTIC-4F, resulteren oplosbaarheidsproblemen in ruwe actieve lagen en daardoor helaas in slechte efficiënties. Het nieuwe donorpolymeer PDPP-3T(Cl), daarentegen, haalt een efficiëntie van 3,95% in combinatie met de nabij-infrarood absorberende niet-fullereen acceptor Y6.