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Charge Transport between Coaxial Polymer Nanorods and Grafted All-Inorganic Perovskite Nanocrystals for Hybrid Organic Solar Cells with Enhanced Photoconversion Efficiency

DOI:10.1021/acs.jpcc.9b11303 期刊:The Journal of Physical Chemistry C 出版年份:2019 更新时间:2025-09-12 10:27:22
摘要: The versatile optoelectronics properties of perovskite nanocrystals (NCs) have provided a strong surge for their utilization in different classes of solar cells, organic photovoltaic (OPV) systems being no exception. In an unprecedented approach, a hybrid solar cell with CsPbBr1.5I1.5 NCs strategically grafted on poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) nanorods (NRs) is shown to have a photoconversion efficiency (PCE) of 9.72 ± 0.4 %, with only 1.5 wt% NCs. The improvement is twice more than the P3HT:PCBM reference devices (4.09 ± 0.2 %). The choice of NC composition is validated by Density Functional Theory (DFT) calculations which show decent charge carrier mobility in CsPbBr1.5I1.5, besides having better stability than CsPbI3, making CsPbBr1.5I1.5 NCs suitable contender for hybrid device architecture. A trivial blending of the NCs in P3HT:PCBM matrix results in their non-uniform distribution, escalating charge carrier trapping, albeit maintaining a device efficiency of 8.07 ± 0.3 % with 1 wt% NCs. Uniform NC grafting is propitious over inhomogeneous blending since CsPbBr1.5I1.5 NCs not only act as additional light harvesters, but their chemical grafting onto the P3HT NRs improves the charge transport by creating better charge percolation pathways. The higher crystallinity of the P3HT NRs than P3HT also helps in reducing the trap states.
作者: Dhirendra K. Chaudhary,Anima Ghosh,Md. Yusuf Ali,Sayan Bhattacharyya
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Investigating the charge transport between coaxial polymer nanorods and grafted all-inorganic perovskite nanocrystals for hybrid organic solar cells with enhanced photoconversion efficiency.

The study demonstrates that grafting CsPbBr1.5I1.5 NCs onto P3HT NRs significantly enhances the photoconversion efficiency of hybrid organic solar cells by improving charge transport and reducing trap states. The devices show better stability and performance compared to those with blended NCs.

The study is limited by the non-uniform distribution of NCs when blended in P3HT:PCBM matrix, leading to charge carrier trapping. The stability and performance of the devices under ambient conditions are also areas for optimization.

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