Abstract Graphene has shown tremendous potential as a transparent conductive electrode (TCE) for flexible organic solar cells (OSCs). However, the trade-off between electrical conductance and transparency as well as surface roughness of the graphene TCE with increasing layer number limits power conversion efficiency (PCE) enhancement and its use for large-area OSCs. Here, we use a 300 nm-thick poly[(2,5-bis(2-hexyldecyloxy)phenylene)-alt-(5,6-difluoro-4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c]-[1,2,5]thiadiazole)]:[6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester blend as the photoactive layer and a benzimidazole (BI)-doped graphene as the transparent anode to demonstrate efficient OSCs with good flexibility. It is found that 3 layer (L) graphene had the best balance between sheet resistance, optical transmittance and surface roughness for optimized cell design. A 0.2 cm2 cell with a 3L BI-doped graphene anode had a PCE of 6.85%, which is one of the highest PCE values reported so far for flexible graphene anode-based OSCs. The flexible cells were mechanically robust, showing only a small performance degradation during up to 250 flexing cycles. Moreover, the combination of the thick photoactive layer with the optimized 3L BI-doped graphene TCE enabled production of 1.6 cm2 flexible OSCs with a PCE of 1.8%. Our work illustrates the importance of graphene TCE development for flexible OSCs as well as other wearable optoelectronic devices.

中文翻译：

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具有石墨烯透明阳极的极其高效的柔性有机太阳能电池：取决于层数和石墨烯的掺杂

摘要 石墨烯作为柔性有机太阳能电池 (OSC) 的透明导电电极 (TCE) 已显示出巨大的潜力。然而，随着层数的增加，石墨烯 TCE 的导电性和透明度以及表面粗糙度之间的权衡限制了功率转换效率 (PCE) 的增强及其在大面积 OSC 中的应用。在这里，我们使用 300 nm 厚的聚[(2,5-双(2-己基癸氧基)亚苯基)-alt-(5,6-二氟-4,7-二(噻吩-2-基)苯并[c] -[1,2,5]噻二唑)]:[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯共混物作为光活性层和苯并咪唑 (BI) 掺杂的石墨烯作为透明阳极，以证明高效的 OSCs灵活性。发现 3 层 (L) 石墨烯在薄层电阻、透光率和表面粗糙度之间具有最佳平衡，以优化电池设计。一个 0。具有 3L BI 掺杂石墨烯阳极的 2 cm2 电池的 PCE 为 6.85%，这是迄今为止报告的基于柔性石墨烯阳极的 OSC 的最高 PCE 值之一。柔性电池在机械上很坚固，在多达 250 次弯曲循环期间仅表现出很小的性能下降。此外，厚光敏层与优化的 3L BI 掺杂石墨烯 TCE 的组合能够生产 1.6 cm2 柔性 OSC，PCE 为 1.8%。我们的工作说明了石墨烯 TCE 开发对柔性 OSC 以及其他可穿戴光电设备的重要性。此外，厚光敏层与优化的 3L BI 掺杂石墨烯 TCE 的组合能够生产 1.6 cm2 柔性 OSC，PCE 为 1.8%。我们的工作说明了石墨烯 TCE 开发对柔性 OSC 以及其他可穿戴光电设备的重要性。此外，厚光敏层与优化的 3L BI 掺杂石墨烯 TCE 的组合能够生产 1.6 cm2 柔性 OSC，PCE 为 1.8%。我们的工作说明了石墨烯 TCE 开发对柔性 OSC 以及其他可穿戴光电设备的重要性。