Photophysics, morphology and device performances correlation on non-fullerene acceptor based binary and ternary solar cells

三元运算 富勒烯 材料科学 接受者 有机太阳能电池 结晶度 光化学 激子 化学物理 化学 有机化学 聚合物 复合材料 物理 量子力学 计算机科学 程序设计语言 凝聚态物理
作者
Guanqing Zhou,Hong Ding,Lei Zhu,Chaoqun Qiu,Ming Zhang,Tianyu Hao,Wei Feng,Yongming Zhang,Haiming Zhu,Feng Liu
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:47: 180-187 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2019.12.007
摘要

Non-fullerene acceptor (NFA) based organic solar cells (OSCs) are of high efficiency and low energy loss and low recombination features, which is owing to the advantage of non-fullerene acceptors. The photophysics investigation of non-fullerene solar cells, in comparing to fullerene based analogue as well as mixed acceptor ternary blends could help to understand the working mechanism of NFA functioning mechanism. We choose PBDB-T donor, the fullerene derivative PC71BM acceptor, and the non-fullerene acceptor ITIC as the model system, to construct binary and ternary solar cells, which then subject to ultrafast spectroscopy investigation. The charge transfer pathway in binary and ternary blends is revealed. And it is seen that ITIC leads to a faster exciton separation and exciton diffusion. ITIC in blends suppresses the geminate recombination and shows smaller amount of charge transfer states, which is beneficial for the device performance. And the addition of ITIC enhances the crystallinity for both donor and acceptor leads to a morphology change of forming bicontinuous crystalline networks and phase separation. In a consequence, fill factor and JSC, increase dramatically for the related OSC.
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