Polymer/fullerene OPV materials investigated by unconvenctional EPR techniques

Il fotovoltaico organico (OPVS) ha guadagnato molto interesse nelle ultime decadi grazie ad alcune caratteristiche migliori rispetto al fotovoltaico inorganico come flessibilità, facilità di produzione e costi inferiori. Anche se l'efficienza di conversione è ancora molto inferiore rispetto alle celle solari basate su silicio, l'intensa ricerca ha portato ad un netto miglioramento delle performance fino all'ottenimento del 12% di efficienza. Tra tutte le possibili caratteristiche responsabili di una migliore efficienza (morfologia, energetica del sistema, metodo di deposizione ecc), questo lavoro di tesi si concentra sui processi fotofisici di miscele, in stato solido, di polimeri coniugati e fullereni, studiati attraverso spettroscopia EPR. La Risonanza Paramagnetica Elettronica rappresenta uno strumento molto potente nello studio delle miscele organiche grazie alla grande sensibilità che questa tecnica possiede nei confronti della maggioranza delle specie foto-generate che si formano durante il processo fotovoltaico. La distribuzione degli stati energetici all'interno del band gap (o mobility edge) è stata studiata attraverso misure LMEPR, da cui si è in grado di rilevare il tempo di vita apparente delle specie. Questo può essere usato come parametro di paragone tra campioni differenti per individuare qualitativamente il grado di mobilità dei polaroni dopo la dissociazione degli stati CT. Queste osservazioni sono state confermate da misure LEPR in funzione delle lunghezza d'onda di eccitazione in cui l'intensità degli spettri ha mostrato un red-shift rispetto alla banda di assorbimento . Si è quindi confrontato il grado di generazione di polaroni, per dissociazione da stati CT rilassati e hot, con i tempi di vita apparenti ottenuti dalle misure LMEPR. Spettri LEPR di film sottili di P3HT/Pc61BM, depositati per spin-coating, hanno mostrato un segnale dipendente dall'orientazione del campione. Le simulazioni degli spettri hanno permesso di calcolare il parametro d'ordine che identifica un ordine macroscopico assegnato unicamente al polimero. In ultima è stato studiato l'effetto del Diiodoottano (DIO) come additivo in film sottili e di bulk per miscele di PTB7/PC61BM e PTB7/PC71BM. Gli spettri LEPR mostrano che il 1 Abstract is written in double language: Italian and English 4 DIO porta ad una scomparsa del segnale di entrambi i fullereni, mentre gli spettri TREPR, nel caso di film sottili in presenza di DIO, mostrano segnali di tripletto dipendendi dall'orientazione del campione per entrambe le fasi. In particolare per il PTB7 è stato individuato un tripletto di ricombinazione mentre per i fullereni un tripletto di ISC.