Feststoffsolvatisierung unterstützt elektrische Dotierung erhält hohe Leistung in 500 nm aktiven Schichten organischer Solarzellen

Zusammenfassung Organische Solarzellen (OSCs) verfügen über faszinierende Lösung-Druckfähigkeiten, um kostengünstige und großflächige Fertigung zu erreichen. Allerdings hemmt der rasche Rückgang der Energieumwandlungseffizienz (PCE) mit der Vergrößerung der Dicke der aktiven Schicht die Umsetzung der potenziellen Vorteile von OSCs. Um die Engpässe des PCE-Rückgangs in dicken aktiven Schicht-OSCs zu überwinden, wird die elektrische Dotierung mit komponentieller Selektivität in Bulk-Heterojunction (BHJ) Filmen durch die Einführung eines festen Solvatisierungsadditivs erreicht. Durch die höhere Exzitonaufspaltungseffizienz zusammen mit den längeren Drift- (L dr) und Diffusionslängen (L diff) zeigt eine OSC mit 100 nm BHJ-Film einen PCE-Zuwachs von 16,44 % auf 18,24 % mit verlängerten dunklen und beleuchteten Lagerstabilitäten. Die Anwendung der durch feste Solvatisierung unterstützten (SSA) Dotierungsmethode in den OSCs mit 500 nm aktiver Schicht erhöht die PCE signifikant um 31,9 %, von dem ursprünglichen Wert von 11,79 % auf 15,55 %. Sie verbessert sich weiter auf 15,84 % in einem ternären Mischfilmgerät, was nach unserem besten Wissen den Rekordwert darstellt. Außerdem verringert die SSA-Dotierung die PCE-Differenz zwischen den 0,04 und 1 cm² Geräten. Alle Verbesserungen zeigen das große Potenzial der SSA-Dotierung für die kommerzielle Herstellung von OSCs, da sie die photovoltaische Leistung unter allen praktischen Bedingungen von Langzeit-, Dickenfilm- und Großflächengeräten optimiert.