A 19% efficient and stable organic photovoltaic device enabled by a guest nonfullerene acceptor with fibril-like morphology

Chen, H; Jeong, SY; Tian, J; Zhang, Y; Naphade, DR; Alsufyani, M; Zhang, W; Griggs, S; Hu, H; Barlow, S; Woo, HY; Marder, SR; Anthopoulos, TD; McCulloch, I; Lin, Y

Journal article

A 19% efficient and stable organic photovoltaic device enabled by a guest nonfullerene acceptor with fibril-like morphology

Abstract:: The world is currently facing a global energy crisis which requires investment in new energy production technologies. Renewable energy sources are becoming increasingly important as an alternative and complement to fossil energy sources. A highlight in this scenario is solar energy, especially photovoltaic production, since it can be used in a variety of environments and scales. The use of solar energy has evolved over the years, with new structures and materials being sought for their development, one such solution being second-generation solar cells based on copper, indium, gallium and selenium, known as CIGS. However, mass production of these cells faces challenges such as oxidation and lack of sodium, which are difficult to overcome. To understand how these problems affect solar cells, a study based on electrical tests were carried out, including measurements of current vs voltage, external quantum efficiency, capacitance vs voltage, light intensity-dependent current vs voltage and temperature-dependent current vs voltage. The results show that both production problems have a negative impact on solar cells, with oxidation causing only a small reduction in efficiency, while a lack of sodium leads to the creation of electron barriers and high recombination rates, resulting in a significant loss of efficiency.O mundo enfrenta atualmente uma crise energética global existindo a necessidade de investimento em novas tecnologias para produção de energia. As fontes de energia renovável estão a tornar-se cada vez mais importantes como alternativa e complemento às fontes de energia fóssil. Um destaque nesse cenário é a energia solar, especialmente a produção fotovoltaica, uma vez que pode ser usada numa grande variedade de ambientes e escalas. O aproveitamento da energia solar tem evoluído ao longo dos anos, procurando-se novas estruturas e materiais para o desenvolvimento das mesmas, sendo uma dessas soluções as células solares de segunda geração baseadas em Cobre, Índio, Gálio e Selénio, conhecidas como CIGS. No entanto, a produção massificada destas células enfrenta desafios, como oxidação e falta de sódio, que são difíceis de eliminar. Para entender como esses problemas afetam as células solares, foi realizado um estudo baseado em medidas elétricas, incluindo medições de corrente vs tensão, eficiência quântica externa, capacitância vs tensão, corrente vs tensão dependente da intensidade de luz e corrente vs tensão dependente de temperatura. Os resultados mostram que ambos os problemas de produção têm um impacto negativo nas células solares, sendo que a oxidação causa apenas uma pequena redução na eficiência, enquanto a falta de sódio leva a criação de barreiras de eletrões e altas taxas de recombinação, resultando em uma perda significativa de eficiência

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Chen, H., Jeong, S. Y., Tian, J., Zhang, Y., Naphade, D. R., Alsufyani, M., Zhang, W., Griggs, S., Hu, H., Barlow, S., Woo, H. Y., Marder, S. R., Anthopoulos, T. D., McCulloch, I., & Lin, Y. (2023). A 19% efficient and stable organic photovoltaic device enabled by a guest nonfullerene acceptor with fibril-like morphology. Energy & Environmental Science, 16(3), 1062–1070.

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Chen, H, et al. “A 19% Efficient and Stable Organic Photovoltaic Device Enabled by a Guest Nonfullerene Acceptor with Fibril-like Morphology.” Energy & Environmental Science, vol. 16, no. 3, 2023, pp. 1062–70.

Chicago Style

Chen, H, SY Jeong, J Tian, et al. 2023. “A 19% Efficient and Stable Organic Photovoltaic Device Enabled by a Guest Nonfullerene Acceptor with Fibril-like Morphology.” Energy & Environmental Science 16 (3): 1062–70.
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