[논문]Improving the performance of photovoltaic cells based on nanocomposites with contorted polycyclic aromatic hydrocarbon additive in bulk heterojunction

Lee, Jaehyeon; Shim, Jaeho; Lee, Joo Song; Choi, Chel-Jong; Yim, Sang-Youp; Jin, Yeonghoon; Yu, Kyoungsik; Park, Young Jae; Ahn, Seokhoon; Son, Dong Ick

doi:10.1039/d1tc02932k

[해외논문] Improving the performance of photovoltaic cells based on nanocomposites with contorted polycyclic aromatic hydrocarbon additive in bulk heterojunction

Journal of materials chemistry. C, Materials for optical and electronic devices, v.9 no.38, 2021년, pp.13081 - 13089

Lee, Jaehyeon (Institute of Advanced Composite Materials, Korea Institute of Science and Technology, 92 Chudong-ro, Bongdong-eup, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55324, Republic of Korea) , Shim, Jaeho (Institute of Advanced Composite Materials, Korea Institute of Science and Technology, 92 Chudong-ro, Bongdong-eup, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55324, Republic of Korea) , Lee, Joo Song (Institute of Advanced Composite Materials, Korea Institute of Science and Technology, 92 Chudong-ro, Bongdong-eup, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55324, Republic of Korea) , Choi, Chel-Jong (School of Semiconductor and Chemical Engineering, Semiconductor Physics Research Center (SPRC), Chonbuk National University, Jeonju 561-756, Republic of Korea) , Yim, Sang-Youp (Advanced Photonics Research Institute, Gwangju Institute of Science and Technology, 123 Cheomdangwagi-ro, Buk-gu, Gwangju 61005, Republic of Korea) , Jin, Yeonghoon (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, 291 Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon 34141, Republic of Korea) , Yu, Kyoungsik (School of Electrical Engineering, Korea Adva) , Park, Young Jae , Ahn, Seokhoon , Son, Dong Ick

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, research on the use of additives in photoactive layers to improve the efficiency of solar cells has continued to be conducted. Among them, carbon-based additives serve to increase a device's efficiency by simply and effectively improving the carrier movement. In this work, inverted polymer solar cells (iPSCs) are fabricated based on a blend of PTB7-Th:PC71BM and PTB7:PC71BM bulk heterojunction as photoactive materials using mixed additives of 4Cl-carbon-based contorted hexabenzocoronene (4Cl-cHBC). The 4Cl-cHBC additives, a kind of contorted polycyclic aromatic hydrocarbon, added to bulk heterojunction in the iPSC devices, provide a cocrystal modifier and effective charge separation to enhance device performance. The reason for this efficiency improvement is that cocrystal is formed due to a combination between 4Cl-cHBC and the PTB7-Th:PC71BM bulk heterojunction, which reduces bimolecular recombination in the device and significantly increases short-circuit current and fill factor. The RS and RSh values of iPSCs based on PTB7-Th:PC71BM with and without the 4Cl-cHBC additives decreased from 7.0 Ω cm2 to 4.0 Ω cm2, and increased from 813 Ω cm2 to 1226 Ω cm2, respectively. The calculated average carrier lifetimes at 500 nm for PTB7-Th:PC71BM and PTB7-Th:PC71BM with 4Cl-cHBC additives are 4.46 ps and 3.06 ps, respectively. The carrier lifetimes show that the charge separation of PTB7-Th:PC71BM with 4Cl-cHBC additives is more than 45% faster. As a result, the iPSCs based on the blend of PTB7-Th:PC71BM and PTB7:PC71BM with 4Cl-cHBC additives showed maximum power conversion efficiencies of 9.46 and 8.62%, which were 20.6 and 19.95% higher than those of the reference, respectively.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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