A busca por soluções de energia eficientes e sustentáveis colocou as células fotovoltaicas orgânicas (OPVs) na vanguarda da pesquisa em energia renovável. O desempenho das OPVs depende fortemente das propriedades dos materiais semicondutores orgânicos utilizados, particularmente sua capacidade de absorver luz solar e convertê-la eficientemente em energia elétrica. Neste domínio, o Thieno[3,2-b]tiofeno (TT) emergiu como um bloco de construção fundamental, oferecendo vantagens significativas no design de materiais OPV de alto desempenho.

O Thieno[3,2-b]tiofeno é um sistema de tiofeno fundido conhecido por sua rigidez inerente, planaridade e extensa conjugação π. Essas características moleculares são cruciais para a criação de semicondutores orgânicos que possuem propriedades eletrônicas e ópticas desejáveis. No contexto de OPVs, o TT serve como um excelente motivo estrutural para a construção de materiais doadores ou aceitadores. Ao incorporar unidades de TT em cadeias poliméricas ou pequenas moléculas, os pesquisadores podem controlar precisamente os níveis de energia dos orbitais moleculares de fronteira (HOMO e LUMO) e, consequentemente, o band gap óptico da camada ativa.

Um benefício chave do uso de materiais baseados em TT em OPVs é sua contribuição para a melhoria da captação de luz e separação de carga. A conjugação π estendida fornecida pelo TT permite a absorção eficiente de um espectro mais amplo de luz solar. Além disso, a rigidez estrutural ajuda a obter um melhor empacotamento molecular em filmes finos, o que é vital para o transporte eficiente de carga da camada fotoativa para os eletrodos. Isso, em última análise, se traduz em uma corrente de curto-circuito (Jsc) mais alta e uma melhor eficiência geral de conversão de energia (PCE).

A síntese de polímeros conjugados avançados do tipo doador-aceitador (D-A) é uma estratégia comum para alcançar OPVs de alto desempenho, e o Thieno[3,2-b]tiofeno frequentemente desempenha um papel como unidade doadora ou aceitadora, ou como um componente de ponte. Ao variar os substituintes no núcleo TT ou combiná-lo com outras unidades ricas em elétrons ou deficientes em elétrons, uma ampla gama de materiais com propriedades personalizadas pode ser sintetizada. Essa abordagem de engenharia molecular permite a otimização de materiais para arquiteturas de dispositivo específicas e metas de desempenho.

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