Inhibiting interfacial transport loss for efficient organic nonfullerene solar cells and photodetectors

有机太阳能电池 材料科学 光电探测器 光电子学 复合材料 聚合物
作者
Jijiao Huang,Bin Li,Yuxin Kong,Jianyu Yuan
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier]
卷期号:99: 165-171 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.07.044
摘要

Nonfullerene organic solar cells (OSCs) and photodetectors have received tremendous interest due to their rapidly progressed power conversion efficiency (PCE) and wide range photoresponse to near-infrared region, respectively. Further optimization of the interfacial transport layer is one of the key factors toward enhanced performance. Herein, we reported a general multi-component electron transport layer (ETL) strategy to achieve better energy level alignments and interfacial contact for both OSCs and photodetectors. The binary polymer:molecule blend based ETL can overcome low crystallinity and self-aggregation issue in neat polymer and molecule ETL, respectively. The mixed blend provides a more tunable platform to optimize the interfacial morphology and creates more efficient charge-transporting pathways. We showcase that the PNDIT-F3N:PDINN binary ETL exhibits its strength in a series of nonfullerene OSCs with enhanced fill factor and current density, achieving a champion PCE approaching 19%. Additionally, self-powered organic photodetectors with lower dark current and high detectivity were achieved with the same binary ETL strategy. Detailed morphology and device characterizations reveal that the binary ETL modulates the interfacial interface to deliver a more favorable energy level alignment, facilitating carrier extraction and transport. We believe these findings could provide insight into the design of ETL with sufficient interfacial tunability for organic optoelectronic devices.

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