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Impact of P3HT Regioregularity and Molecular Weight on the Efficiency and Stability of Perovskite Solar Cells
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-04-01 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c09015 Narges Yaghoobi Nia 1 , Matteo Bonomo 2, 3 , Mahmoud Zendehdel 1, 4 , Enrico Lamanna 1 , Mohamed M. H. Desoky 2, 3 , Barbara Paci 5 , Francesca Zurlo 6 , Amanda Generosi 5 , Claudia Barolo 2, 3, 7 , Guido Viscardi 2, 3 , Pierluigi Quagliotto 2, 3 , Aldo Di Carlo 1, 5
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-04-01 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c09015 Narges Yaghoobi Nia 1 , Matteo Bonomo 2, 3 , Mahmoud Zendehdel 1, 4 , Enrico Lamanna 1 , Mohamed M. H. Desoky 2, 3 , Barbara Paci 5 , Francesca Zurlo 6 , Amanda Generosi 5 , Claudia Barolo 2, 3, 7 , Guido Viscardi 2, 3 , Pierluigi Quagliotto 2, 3 , Aldo Di Carlo 1, 5
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The commercialization of perovskite solar cells (PSCs) has seen an important limitation in the instability that afflicts the hole-transporting layer (HTL), namely, spiro-OMeTAD, used in high-efficiency devices. The latter is, in turn, relatively expensive, undermining the sustainability of the device. Its replacement with polymeric scaffolds, such as poly(3-hexylthiophene) (P3HT), will solve these issues. In this work, we adopted various sustainable synthetic methods to obtain four different homemade P3HTs with different molecular weights (MWs) and regioregularities (RRs), leading to different structural properties. They are implemented as HTLs in PSCs, and the effect of their properties on the efficiency and thermal stability of devices is thoroughly discussed. The highest efficiency is obtained with the highest MW and low-RR polymer (17.6%) owing to the more sustainable approach, but a very promising value is also reached with a lower-MW but fully regioregular polymer (15%). Finally, large-area devices with an efficiency of 16.7%, fabricated with a high-MW P3HT, show more than 1000 h (T80 = 1108 h) of stability under accelerated thermal stress tests (85 °C) out of glovebox while keeping over 85% of the initial efficiency of an unencapsulated device after more than 3000 min under continuous light soaking (AM 1.5G).
中文翻译：
P3HT区域规则性和分子量对钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的影响
钙钛矿太阳能电池（PSC）的商业化已在影响空穴传输层（HTL）的不稳定性方面受到了重要限制，该空穴传输层（HTL）即高效设备中使用的螺环-OMeTAD。反过来，后者则相对昂贵，破坏了设备的可持续性。用聚合物支架，例如聚（3-己基噻吩）（P3HT）代替，将解决这些问题。在这项工作中，我们采用了各种可持续的合成方法，以得到四种具有不同分子量（MWs）和区域规则性（RRs）的自制P3HT，从而导致了不同的结构特性。它们在PSC中作为HTL实施，并且深入讨论了其特性对器件效率和热稳定性的影响。使用最高的MW和低RR的聚合物可获得最高的效率（17。（6％），这是由于采用了更具可持续性的方法，但是分子量较低但完全具有规整性的聚合物（15％）也可以达到非常可观的价值。最后，使用高分子量P3HT制造的效率为16.7％的大面积设备在手套箱外进行加速热应力测试（85°C）时显示超过1000 h（T80 = 1108 h）的稳定性，同时保持超过在连续光浸泡（AM 1.5G）下超过3000分钟后，未封装设备的初始效率的85％。
更新日期：2021-04-12
中文翻译：
P3HT区域规则性和分子量对钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的影响
钙钛矿太阳能电池（PSC）的商业化已在影响空穴传输层（HTL）的不稳定性方面受到了重要限制，该空穴传输层（HTL）即高效设备中使用的螺环-OMeTAD。反过来，后者则相对昂贵，破坏了设备的可持续性。用聚合物支架，例如聚（3-己基噻吩）（P3HT）代替，将解决这些问题。在这项工作中，我们采用了各种可持续的合成方法，以得到四种具有不同分子量（MWs）和区域规则性（RRs）的自制P3HT，从而导致了不同的结构特性。它们在PSC中作为HTL实施，并且深入讨论了其特性对器件效率和热稳定性的影响。使用最高的MW和低RR的聚合物可获得最高的效率（17。（6％），这是由于采用了更具可持续性的方法，但是分子量较低但完全具有规整性的聚合物（15％）也可以达到非常可观的价值。最后，使用高分子量P3HT制造的效率为16.7％的大面积设备在手套箱外进行加速热应力测试（85°C）时显示超过1000 h（T80 = 1108 h）的稳定性，同时保持超过在连续光浸泡（AM 1.5G）下超过3000分钟后，未封装设备的初始效率的85％。
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