“Morphology evolution via self-organisation and lateral and vertical diffusion in polymer:fullerene solar cell blends” M. Campoy-Quiles*, T. Ferenczi, T. Agostinelli, P. G. Etchegoin, Y. Kim, T. D. Anthopoulos, P. N. Stavrinou, D. D. C. Bradley* and J. Nelson*, Nature Materials, 7, 158-164 (2008).
CONTEXTO Y RESUMEN: El control de la micromorfología es uno de los aspectos más destacados en la optimización de la eficiencia de conversión energética en células solares orgánicas. Los cambios en la morfología inducidos térmicamente, por ejemplo, han conseguido doblar la eficiencia de estos dispositivos hasta alcanzar más de un 11%. Esto se debe a que cuando se absorbe luz en un material orgánico se genera un par electrón hueco con una energía de enlace muy elevada, lo cual implica que los dos materiales (tipo p y tipo n, también conocidos como donante y aceptor) tienen que estar mezclados a nivel nanoscópico. En este artículo demostramos que los diversos protocolos de control empleados para aumentar la eficiencia fotovoltaica en mezclas de polímeros y fullerenos dan lugar a una misma morfología optimizada: los dos componentes se separan horizontal y verticalmente y cristalizan a escala nanoscópica. También explicamos los mecanismos que llevan a la separación de fase vertical, proponiendo así nuevas formas de controlar la microestructura. La evolución de la morfología con los distintos protocolos se estudió de forma dinámica, para lo cual desarrollamos una nueva técnica espectroscópica que nos permite observar la difusión y cristalización molecular en tiempo real.
ASPECTOS DESTACADOS: Este artículo ha tenido una gran repercusión en el campo, como demuestran las más de mil citas que ha acumulado desde su publicación. Por un lado, puso en evidencia la existencia y el origen de la separación de fase vertical. Este fenómeno, controvertido durante años, ha sido utilizado para diseñar geometrías más eficientes (invertida) así como en otros tipos de dispositivos (por ejemplo, en transistores de efecto campo donde las capas dieléctrica y semiconductora se autoensamblan). El índice de impacto de Nature Materials en 2015 fue 38.89.
