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Composite Interlayer Consisting of Alcohol-Soluble Polyfluorene and Carbon Nanotubes for Efficient Polymer Solar Cells.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-20 , DOI: 10.1021/acsami.9b22933 Seung-Hoon Lee 1 , Seo-Jin Ko 1 , Seung Hun Eom 1 , Hyunjin Kim 1 , Dong Wook Kim 1 , Changjin Lee 1 , Sung Cheol Yoon 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-20 , DOI: 10.1021/acsami.9b22933 Seung-Hoon Lee 1 , Seo-Jin Ko 1 , Seung Hun Eom 1 , Hyunjin Kim 1 , Dong Wook Kim 1 , Changjin Lee 1 , Sung Cheol Yoon 1
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We report the synthesis of composite interlayers using alcohol-soluble polyfluorene (ASP)-wrapped single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and their application as electron transport layers for efficient organic solar cells. The ASP enables the individual dispersion of SWNTs in solution. The ASP-wrapped SWNT solutions are stable for 54 days without any aggregation or precipitation, indicating their very high dispersion stability. Using the ASP-wrapped SWNTs as a cathode interlayer on zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs), a power conversion efficiency of 9.45% is obtained in PTB7-th:PC71BM-based organic solar cells, which is mainly attributed to the improvement in the short circuit current. Performance enhancements of 18% and 17% are achieved compared to those of pure ZnO NPs and ASP on ZnO NPs, respectively. In addition, the composite interlayer is applied to non-fullerene-based photovoltaics with PM6:Y6, resulting in the PCE up to 14.37%. The type of SWNT (e.g., in terms of diameter range and length) is not critical to the improvement in the charge-transport properties. A low density of SWNTs in the film (~1 SWNTs/μm2 for ASP-wrapped SWNTs) has a significant influence on the charge transport in solar cells. The improvement in the performance of the solar cell is attributed to the increased internal quantum efficiency, balanced mobility between electrons and holes, and minimized charge recombination.
中文翻译:
用于高效聚合物太阳能电池的由醇溶性聚芴和碳纳米管组成的复合中间层。
我们报告了使用醇溶性聚芴(ASP)包裹的单壁碳纳米管(SWNTs)的复合中间层的合成及其作为有效有机太阳能电池的电子传输层的应用。ASP使SWNT可以单独分散在解决方案中。用ASP包裹的SWNT溶液可稳定54天,没有任何聚集或沉淀,表明它们具有很高的分散稳定性。使用ASP包裹的SWNT作为氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)上的阴极夹层,在PTB7th:PC71BM基有机太阳能电池中获得了9.45%的功率转换效率,这主要是由于短时间的改进电路电流。与纯ZnO NP和ASP在ZnO NP上相比,性能分别提高了18%和17%。此外,该复合中间层可用于PM6:Y6的非富勒烯型光伏材料,其PCE可达14.37%。SWNT的类型(例如就直径范围和长度而言)对于电荷传输性质的改善不是关键的。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。
更新日期:2020-03-06
中文翻译:
用于高效聚合物太阳能电池的由醇溶性聚芴和碳纳米管组成的复合中间层。
我们报告了使用醇溶性聚芴(ASP)包裹的单壁碳纳米管(SWNTs)的复合中间层的合成及其作为有效有机太阳能电池的电子传输层的应用。ASP使SWNT可以单独分散在解决方案中。用ASP包裹的SWNT溶液可稳定54天,没有任何聚集或沉淀,表明它们具有很高的分散稳定性。使用ASP包裹的SWNT作为氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)上的阴极夹层,在PTB7th:PC71BM基有机太阳能电池中获得了9.45%的功率转换效率,这主要是由于短时间的改进电路电流。与纯ZnO NP和ASP在ZnO NP上相比,性能分别提高了18%和17%。此外,该复合中间层可用于PM6:Y6的非富勒烯型光伏材料,其PCE可达14.37%。SWNT的类型(例如就直径范围和长度而言)对于电荷传输性质的改善不是关键的。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。膜中的SWNT密度低(对于ASP包裹的SWNT约为1 SWNT /μm2),对太阳能电池中的电荷传输有重要影响。太阳能电池性能的提高归因于内部量子效率的提高,电子与空穴之间的平衡迁移率以及最小化的电荷复合。