Effective Exciton Dissociation and Reduced Charge Recombination in Thick‐Film Organic Solar Cells via Incorporation of Insulating Polypropylene

结晶度 材料科学 能量转换效率 有机太阳能电池 聚丙烯 活动层 化学工程 高分子化学 核化学 图层(电子) 复合材料 化学 光电子学 聚合物 薄膜晶体管 工程类
作者
Tong Wang,Xiaoyu Yang,Pengqing Bi,Meng-Si Niu,Lin Feng,Jianqiang Liu,Xiaotao Hao
出处
期刊:Solar RRL [Wiley]
卷期号:3 (8) 被引量:18
标识
DOI:10.1002/solr.201900087
摘要

In organic solar cells (OSCs), the sensitivity of device performance to active layer thickness is a limiting factor for the large‐scale manufacture and roll‐to‐roll production. To reduce the thickness‐dependent effects, a low‐cost insulating polypropylene (PP) material is incorporated into the system with a high crystallinity donor, poly[(2,6‐(4,8‐bis(5‐(2‐ethylhexyl)thiophen‐2‐yl)‐benzo[1,2‐ b :4,5‐ b ′]dithiophene))‐alt‐(5,5‐(1′,3′‐di‐2‐thienyl‐5′,7′‐bis(2‐ethylhexyl)benzo[1′,2′‐ c :4′,5′‐ c ′]dithiophene‐4,8‐dione))]:[6,6]‐phenyl C71 butyric acid methyl ester (PBDB‐T:PC 71 BM) and the system with a low crystallinity donor, poly[[4,8‐bis[(2ethylhexyl)oxy]‐benzo[1,2‐ b :4,5‐ b ′]dithiophene‐2,6‐diyl][3‐fluoro‐2‐[(2‐ethylhexyl)carbonyl]thieno‐[3,4 b ]thiophenediyl] (PTB7):PC 71 BM. The devices based on PBDB‐T:PC 71 BM:PP (2 wt%) show a power conversion efficiency (PCE) of 7.6% at a thickness of 280 nm compared with the control device with a PCE of 7% at a thickness of 100 nm. The change is mainly due to the enhancement of the crystallinity of donors with high crystallinity. PTB7:PC 71 BM with 4 wt% PP shows higher PCE than the control device for the same thickness (100–300 nm) and reduced PCE with increasing thickness. These are mainly due to the reduced PC 71 BM aggregation. The optimization of crystallinity and morphology will further promote effective exciton dissociation, accelerated charge transport, and reduced charge recombination. It indicates that the low cost and simple method of adding PP is a promising option for roll‐to‐roll production in the future.

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