Enabling high-performance, centimeter-scale organic solar cells through three-dimensional charge transport

有机太阳能电池 材料科学 结晶度 电荷(物理) 兴奋剂 光电子学 活动层 化学物理 纳米技术 图层(电子) 化学 复合材料 聚合物 物理 量子力学 薄膜晶体管
作者
Baobing Fan,Wenkai Zhong,Jinxiang Chen,Francis Lin,Yue Wu,Qunping Fan,Hin‐Lap Yip,Alex K.‐Y. Jen
出处
期刊:Cell reports physical science [Elsevier BV]
卷期号:3 (2): 100761-100761 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.xcrp.2022.100761
摘要

Organic solar cells (OSCs) suffer from severe upscaling loss due to the inevitable formation of inhomogeneities and the intrinsically low charge mobilities of organic materials limiting the charge extraction efficiency, especially in the situation where cell width reaches centimeter scale. Here, we report the introduction of a nematic liquid crystal donor, BTR-Cl, into a typical non-fullerene blending system of PM6:BTP-eC9. The participation of BTR-Cl contributes to a significantly improved crystallinity and ordering of the host components and facilitates efficient three-dimensional charge transport in the active layer. Simultaneously improved fill factor and current density are thus achieved in BTR-Cl-doped OSCs, corresponding to a superior efficiency of 18.31%. More importantly, a high efficiency of 16.88% along with a robust fill factor of 73.4% is retained when enlarging the effective device area from 0.034 to 1.01 cm2, highlighting the importance of three-dimensional charge transport in reducing the upscaling loss of OSCs.

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