Polymer solar cells with enhanced open-circuit voltage and efficiency

开路电压 材料科学 能量转换效率 聚合物太阳能电池 光电子学 光伏系统 聚合物 电压 带隙 太阳能电池 短路 电气工程 工程类 复合材料
作者
Hsiang‐Yu Chen,Jianhui Hou,Shaoqing Zhang,Yongye Liang,Guan‐Wen Yang,Yang Yang,Luping Yu,Yue Wu,Gang Li
出处
期刊:Nature Photonics [Nature Portfolio]
卷期号:3 (11): 649-653 被引量:3071
标识
DOI:10.1038/nphoton.2009.192
摘要

Following the development of the bulk heterojunction1 structure, recent years have seen a dramatic improvement in the efficiency of polymer solar cells. Maximizing the open-circuit voltage in a low-bandgap polymer is one of the critical factors towards enabling high-efficiency solar cells. Study of the relation between open-circuit voltage and the energy levels of the donor/acceptor2 in bulk heterojunction polymer solar cells has stimulated interest in modifying the open-circuit voltage by tuning the energy levels of polymers3. Here, we show that the open-circuit voltage of polymer solar cells constructed based on the structure of a low-bandgap polymer, PBDTTT4, can be tuned, step by step, using different functional groups, to achieve values as high as 0.76 V. This increased open-circuit voltage combined with a high short-circuit current density results in a polymer solar cell with a power conversion efficiency as high as 6.77%, as certified by the National Renewable Energy Laboratory. Adding electron-withdrawing groups to the backbone of the polymer PBDTTT is shown to increase the open-circuit voltage of photovoltaic cells, resulting in a polymer solar-cell that has a certified power-conversion efficiency of 6.77%.
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