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Solutiona??Processable Anode Double Buffer Layers for Inverted Polymer Solar Cells

DOI:10.1002/pssa.201901023 期刊:physica status solidi (a) 出版年份:2020 更新时间:2025-09-16 10:30:52
摘要: Although organic solar cells have surpassed the 17% power conversion efficiency threshold, commercial modules efficiencies are only around 4-5%. One of the reason, is the lack of effective solution processable hole transport materials, that are a key element for the scale up on roll-to-roll printing equipments and the commercial development. In this work, we have developed a class of novel vanadium and molybdenum polyoxometallate salts that, alone or in combination with a traditional poly(ethylene-3,4-dioxytiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) layer, can be employed as anodic buffer layer in inverted polymer solar cells. These materials exhibit work function values around 5.8 eV that match well with HOMO energies of typical polymer donors. They have been tested with different widely used active systems, including PTB7:PC71BM, PV2000:PCBM and PffBT4T:PC71BM. Vanadium and molybdenum polyoxometallate can be deposited from solutions and, contrary to PEDOT:PSS used alone, do not cause a drop of performances compared to evaporated molybdenum oxide (e-MoOx); on the contrary, in the best cases they achieve similar performances to e-MoOx. Slot-die coated PV2000:PCBM solar cells on flexible substrate achieve a remarkable power conversion efficiency of almost 7.6%.
作者: Alessandra Cominetti,Giulia Serrano,Alberto Savoini,Chiara Carbonera,Fabio Melchiorre,Sara Perucchini,Annalisa Congiu,Gianni Corso,Riccardo Barbieri,Elisa Trippodo,Andrea Caneschi,Riccardo Po
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To develop effective solution processable hole transport materials for inverted polymer solar cells that can be scaled up for commercial development.

The insertion of a thin layer of a soluble vanadium or molybdenum polyoxometallate between the active layer and PEDOT:PSS leads to efficiencies closer or even greater than evaporated molybdenum oxide. This has been confirmed both for spincoated devices on glass support and for slot-die coated devices on flexible support.

The study acknowledges the need for further adjustments of the ink formulations for their use in high-throughput printing or coating processes. The performance of the materials with non-fullerene acceptors was not explored.

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