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A polymer bilayer hole transporting layer architecture for high-efficiency and stable organic solar cells
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-07-09 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.06.013 Junyi Xu , Thomas Heumüller , Vincent M. Le Corre , Anastasiia Barabash , Roberto Félix , Johannes Frisch , Marcus Bär , Christoph J. Brabec
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-07-09 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.06.013 Junyi Xu , Thomas Heumüller , Vincent M. Le Corre , Anastasiia Barabash , Roberto Félix , Johannes Frisch , Marcus Bär , Christoph J. Brabec
All-solution-processed organic photovoltaic (OPV) cells allow cost- and energy-effective fabrication methods for large-area devices. Despite significant progress on laboratory-scale devices, there is still a lack of interface materials that can be solution processed on top of the active layer, are compatible with novel non-fullerene acceptors (NFAs), and also provide sufficient long-term stability. We developed a novel interface layer concept, where alcohol-based organic polymer nanoparticles can be processed on top of a polymer-NFA active layer and doped to achieve a quasi-Ohmic hole contact. Moreover, poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) is processed as a second layer, forming a bilayer solution-processed hole transporting layer (HTL), providing an industrially relevant inverted architecture with a protective PEDOT:PSS layer on top. Most importantly, exceptional stability is observed. PM6:Y6 devices with the bilayer HTL are demonstrated to maintain 93% of their initial efficiency for 1,800 h under continuous solar cell operation at 60°C.
中文翻译:
用于高效稳定有机太阳能电池的聚合物双层空穴传输层结构
全溶液处理有机光伏 (OPV) 电池为大面积器件提供了经济高效、节能的制造方法。尽管实验室规模的器件取得了重大进展,但仍然缺乏可以在有源层顶部进行溶液处理、与新型非富勒烯受体(NFA)兼容并且能够提供足够的长期稳定性的界面材料。我们开发了一种新颖的界面层概念,其中醇基有机聚合物纳米颗粒可以在聚合物-NFA 活性层顶部进行加工并进行掺杂,以实现准欧姆孔接触。此外,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)作为第二层进行加工,形成双层溶液加工的空穴传输层(HTL),提供具有保护性PEDOT的工业相关倒置结构:PSS层在上面。最重要的是,观察到了异常的稳定性。事实证明,采用双层 HTL 的 PM6:Y6 器件在 60°C 太阳能电池连续运行 1,800 小时内仍能保持 93% 的初始效率。
更新日期:2024-07-09
中文翻译:
用于高效稳定有机太阳能电池的聚合物双层空穴传输层结构
全溶液处理有机光伏 (OPV) 电池为大面积器件提供了经济高效、节能的制造方法。尽管实验室规模的器件取得了重大进展,但仍然缺乏可以在有源层顶部进行溶液处理、与新型非富勒烯受体(NFA)兼容并且能够提供足够的长期稳定性的界面材料。我们开发了一种新颖的界面层概念,其中醇基有机聚合物纳米颗粒可以在聚合物-NFA 活性层顶部进行加工并进行掺杂,以实现准欧姆孔接触。此外,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)作为第二层进行加工,形成双层溶液加工的空穴传输层(HTL),提供具有保护性PEDOT的工业相关倒置结构:PSS层在上面。最重要的是,观察到了异常的稳定性。事实证明,采用双层 HTL 的 PM6:Y6 器件在 60°C 太阳能电池连续运行 1,800 小时内仍能保持 93% 的初始效率。