Photo-degradation in bulk heterojunction organic solar cells using a fullerene or a non-fullerene derivative electron acceptor

Autor: Amina Labiod, Olzhas A. Ibraikulov, Sylvie Dabos-Seignon, Stéphanie Ferry, Benoît Heinrich, Stéphane Méry, Sadiara Fall, Hervé J. Tchognia Nkuissi, Thomas Heiser, Clément Cabanetos, Nicolas Leclerc, et Patrick Lévêque
Přispěvatelé: Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MOLTECH-Anjou, Université d'Angers (UA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Leclerc, Nicolas
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Organic Electronics
Organic Electronics, 2022, 107, ⟨10.1016/j.orgel.2022.106549⟩
Organic Electronics, 2022, ⟨10.1016/j.orgel.2022.106549⟩
ISSN: 1566-1199
Popis: International audience; The use of Non-Fullerene Acceptors (NFAs) in the active layer of organic solar cells (OSCs) has made it possible to exceed 18% conversion efficiency. However, OSCs still present stability issues under operational conditions that need to be surpassed for their industrialization. In this work, we investigated binary and ternary blends to examine their efficiency and their stability as active layers of OSCs. We used a fluorinated polymer (PF2) as an electron donor and two different electron acceptors, a fullerene derivative (PC 71 BM) and a NFA (EH-IDTBR). We demonstrated that using EH-IDTBR instead of PC 71 BM leads to a decrease in efficiency attributed to the low out-of-plane electron mobility measured in the blend. However, using EH-IDTBR as single electron-acceptor significantly enhanced the OSCs stability under continuous illumination. Ternary blends were tested to reach simultaneously a high efficiency and a long-term stability. The best efficiency/stability compromise appeared to be when using EH-IDTBR only as electron-acceptor. We identified changes in the main charge-carrier recombination mechanism in photo-degraded devices from bimolecular in low EH-IDTBR content blends to trap-assisted in high EH-IDTBR ones. Finally, the blend morphology at a nanometer scale appeared as stable in high EH-IDTBR content blends while photo-degradation impacted significantly the morphology of the low EH-IDTBR content blend.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: