Hochgradig effiziente (15,08 %) ternäre Solarzellen aus ausschließlich kleinen Molekülen, die mit einem Porphyrin als Donator und zwei Akzeptoren konstruiert wurden

Eine Bis-Porphyrin-Verbindung (VC7) wurde als Donator zusammen mit zwei Akzeptoren, nämlich PC71BM und IT-4F (nicht-fulleren), zur Herstellung effizienter, ausschließlich aus kleinen Molekülen bestehenden ternären organischen Solarzellen (OSCs) verwendet, und ihre Leistung wurde mit der der binären Gegenstücke verglichen. Nach der Optimierung der ternären Mischung VC7:PC71BM:IT-4F (1:0,3:0,9) zeigten die organischen Solarzellen eine insgesamt Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) von 15,08 % (JSC = 23,74 mA/cm², VOC = 0,87 V und FF = 0,73), was höher ist als die Werte der binären Gegenstücke, d.h. 9,39 und 11,61 % (JSC = 21,94 mA/cm², VOC = 0,84 V und FF = 0,63) für VC7:PC71BM und VC7:IT-4F, jeweils. Die Verbesserung der PCE für die ternäre OSC ist eine Folge der Erhöhung der drei Parameter VOC, JSC und FF. Der Anstieg des VOC-Wertes ist mit dem erhöhten LUMO-Niveau von PC71BM im Vergleich zu IT-4F verbunden. Der Anstieg des JSC-Wertes wird durch die höhere Exzitonengenerationsrate erklärt, die mit der effektiven Nutzung von Exzitonen aufgrund des breiteren Absorptionsprofils und des Energietransfers zwischen den beiden Akzeptoren (von PC71BM zu IT-4F) verbunden ist. Der höhere FF-Wert der ternären OSCs steht im Zusammenhang mit dem ausgeglicheneren Ladungstransport und der reduzierten bimolekularen und fangenunterstützten Rekombination, wie durch die erhöhte Lebensdauer der Ladungsträger und die kurze Ladungsextraktionszeit belegt wird.