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17% Non‐Fullerene Organic Solar Cells with Annealing‐Free Aqueous MoOx
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-09-21 , DOI: 10.1002/advs.202002395 Hong Nhan Tran 1 , Sujung Park 1 , Febrian Tri Adhi Wibowo 2 , Narra Vamsi Krishna 2 , Ju Hwan Kang 3 , Jung Hwa Seo 3 , Huy Nguyen-Phu 4 , Sung-Yeon Jang 2 , Shinuk Cho 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-09-21 , DOI: 10.1002/advs.202002395 Hong Nhan Tran 1 , Sujung Park 1 , Febrian Tri Adhi Wibowo 2 , Narra Vamsi Krishna 2 , Ju Hwan Kang 3 , Jung Hwa Seo 3 , Huy Nguyen-Phu 4 , Sung-Yeon Jang 2 , Shinuk Cho 1
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A charge transport layer based on transition metal‐oxides prepared by an anhydrous sol–gel method normally requires high‐temperature annealing to achieve the desired quality. Although annealing is not a difficult process in the laboratory, it is definitely not a simple process in mass production, such as roll‐to‐roll, because of the inevitable long cooling step that follows. Therefore, the development of an annealing‐free solution‐processable metal‐oxide is essential for the large‐scale commercialization. In this work, a room‐temperature processable annealing‐free “aqueous” MoOx solution is developed and applied in non‐fullerene PBDB‐T‐2F:Y6 solar cells. By adjusting the concentration of water in the sol–gel route, an annealing‐free MoOx with excellent electrical properties is successfully developed. The PBDB‐T‐2F:Y6 solar cell with the general MoOx prepared by the anhydrous sol–gel method shows a low efficiency of 7.7% without annealing. If this anhydrous MoOx is annealed at 200 °C, the efficiency is recovered to 17.1%, which is a normal value typically observed in conventional structure PBDB‐T‐2F:Y6 solar cells. However, without any annealing process, the solar cell with aqueous MoOx exhibits comparable performance of 17.0%. In addition, the solar cell with annealing‐free aqueous MoOx exhibits better performance and stability without high‐temperature annealing compared to the solar cells with PEDOT:PSS.
中文翻译：
具有免退火水性 MoOx 的 17% 非富勒烯有机太阳能电池
通过无水溶胶-凝胶法制备的基于过渡金属氧化物的电荷传输层通常需要高温退火才能达到所需的质量。尽管退火在实验室中并不是一个困难的过程，但在批量生产（例如卷对卷）中它绝对不是一个简单的过程，因为随后不可避免地存在长时间的冷却步骤。因此，开发无需退火、可溶液加工的金属氧化物对于大规模商业化至关重要。在这项工作中，开发了一种室温可加工的免退火“水性”MoO x溶液，并将其应用于非富勒烯 PBDB-T-2F:Y6 太阳能电池。通过调节溶胶-凝胶路线中水的浓度，成功开发出具有优异电性能的免退火MoO x 。采用无水溶胶-凝胶法制备的普通MoO x的PBDB-T-2F:Y6太阳能电池在未经退火的情况下表现出7.7%的低效率。如果这种无水 MoO x在 200 °C 下退火，效率将恢复到 17.1%，这是传统结构 PBDB-T-2F:Y6 太阳能电池中通常观察到的正常值。然而，在没有任何退火过程的情况下，使用水性MoO x的太阳能电池表现出17.0%的可比性能。此外，与采用PEDOT:PSS的太阳能电池相比，采用免退火水性MoO x 的太阳能电池在无需高温退火的情况下表现出更好的性能和稳定性。
更新日期：2020-11-04
中文翻译：
具有免退火水性 MoOx 的 17% 非富勒烯有机太阳能电池
通过无水溶胶-凝胶法制备的基于过渡金属氧化物的电荷传输层通常需要高温退火才能达到所需的质量。尽管退火在实验室中并不是一个困难的过程，但在批量生产（例如卷对卷）中它绝对不是一个简单的过程，因为随后不可避免地存在长时间的冷却步骤。因此，开发无需退火、可溶液加工的金属氧化物对于大规模商业化至关重要。在这项工作中，开发了一种室温可加工的免退火“水性”MoO x溶液，并将其应用于非富勒烯 PBDB-T-2F:Y6 太阳能电池。通过调节溶胶-凝胶路线中水的浓度，成功开发出具有优异电性能的免退火MoO x 。采用无水溶胶-凝胶法制备的普通MoO x的PBDB-T-2F:Y6太阳能电池在未经退火的情况下表现出7.7%的低效率。如果这种无水 MoO x在 200 °C 下退火，效率将恢复到 17.1%，这是传统结构 PBDB-T-2F:Y6 太阳能电池中通常观察到的正常值。然而，在没有任何退火过程的情况下，使用水性MoO x的太阳能电池表现出17.0%的可比性能。此外，与采用PEDOT:PSS的太阳能电池相比，采用免退火水性MoO x 的太阳能电池在无需高温退火的情况下表现出更好的性能和稳定性。
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