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Efficient Charge Transport Enables High Efficiency in Dilute Donor Organic Solar Cells
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-05-21 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c01219
Nannan Yao 1 , Jianqiu Wang 2 , Zeng Chen 3 , Qingzhen Bian 1 , Yuxin Xia 4 , Rui Zhang 1 , Jianqi Zhang 5 , Leiqiang Qin 1 , Haiming Zhu 3 , Yuan Zhang 2 , Fengling Zhang 1
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-05-21 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c01219
Nannan Yao 1 , Jianqiu Wang 2 , Zeng Chen 3 , Qingzhen Bian 1 , Yuxin Xia 4 , Rui Zhang 1 , Jianqi Zhang 5 , Leiqiang Qin 1 , Haiming Zhu 3 , Yuan Zhang 2 , Fengling Zhang 1
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The donor/acceptor weight ratio is crucial for photovoltaic performance of organic solar cells (OSCs). Here, we systematically investigate the photovoltaic behaviors of PM6:Y6 solar cells with different stoichiometries. It is found that the photovoltaic performance is tolerant to PM6 contents ranging from 10 to 60 wt %. Especially an impressive efficiency over 10% has been achieved in dilute donor solar cells with 10 wt % PM6 enabled by efficient charge generation, electron/hole transport, slow charge recombination, and field-insensitive extraction. This raises the question about the origin of efficient hole transport in such dilute donor structure. By investigating hole mobilities of PM6 diluted in Y6 and insulators, we find that effective hole transport pathway is mainly through PM6 phase in PM6:Y6 blends despite with low PM6 content. The results indicate that a low fraction of polymer donors combines with near-infrared nonfullerene acceptors could achieve high photovoltaic performance, which might be a candidate for semitransparent windows.
中文翻译：
高效的电荷传输使稀释供体有机太阳能电池实现高效率
供体/受体重量比对于有机太阳能电池（OSC）的光伏性能至关重要。在这里，我们系统地研究了具有不同化学计量的 PM6:Y6 太阳能电池的光伏行为。结果发现，光伏性能可耐受 PM6 含量范围为 10 至 60 wt% 的范围。特别是在含有 10 wt% PM6 的稀供体太阳能电池中，通过有效的电荷生成、电子/空穴传输、慢速电荷复合和场不敏感提取，实现了超过 10% 的令人印象深刻的效率。这就提出了关于这种稀供体结构中有效空穴传输的起源的问题。通过研究 Y6 和绝缘体中稀释的 PM6 的空穴迁移率，我们发现，尽管 PM6 含量较低，但有效的空穴传输途径主要是通过 PM6:Y6 混合物中的 PM6 相。结果表明，低比例的聚合物供体与近红外非富勒烯受体结合可以实现高光伏性能，这可能是半透明窗户的候选者。
更新日期：2021-05-27
中文翻译：
高效的电荷传输使稀释供体有机太阳能电池实现高效率
供体/受体重量比对于有机太阳能电池（OSC）的光伏性能至关重要。在这里，我们系统地研究了具有不同化学计量的 PM6:Y6 太阳能电池的光伏行为。结果发现，光伏性能可耐受 PM6 含量范围为 10 至 60 wt% 的范围。特别是在含有 10 wt% PM6 的稀供体太阳能电池中，通过有效的电荷生成、电子/空穴传输、慢速电荷复合和场不敏感提取，实现了超过 10% 的令人印象深刻的效率。这就提出了关于这种稀供体结构中有效空穴传输的起源的问题。通过研究 Y6 和绝缘体中稀释的 PM6 的空穴迁移率，我们发现，尽管 PM6 含量较低，但有效的空穴传输途径主要是通过 PM6:Y6 混合物中的 PM6 相。结果表明，低比例的聚合物供体与近红外非富勒烯受体结合可以实现高光伏性能，这可能是半透明窗户的候选者。
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