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Diketopyrrolopyrroles with a Distinct Energy Level Cascade for Efficient Charge Carrier Generation in Organic Solar Cells

Titelangaben

Müller, Christian J. ; Brendel, Michael ; Ruckdeschel, Pia ; Pflaum, Jens ; Thelakkat, Mukundan:
Diketopyrrolopyrroles with a Distinct Energy Level Cascade for Efficient Charge Carrier Generation in Organic Solar Cells.
In: Advanced Energy Materials. Bd. 5 (2015) Heft 21 . - n/a-n/a.
ISSN 1614-6840
DOI: 10.1002/aenm.201500914

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Angaben zu Projekten

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst

Abstract

Three structurally different low molecular weight diketopyrrolopyrroles (DPPs) are synthesized in order to provide donors with a precise offset in their energy levels. The DPPs are characterized for optical, electrochemical, and thermal properties. By changing the terminal aryl groups attached to the DPP core from phenyl over m-pyridine to p-pyridine, different solid state packing is observed in thin film studies using UV/VIS absorption spectra and X-ray diffraction. Most importantly it is shown that both, reduction as well as oxidation potentials can be precisely tuned with a gradual stepping of about 100 meV by changing the terminal groups attached to the DPP core. Exploiting this energy level modification, these materials are tested in planar cascade organic photovoltaic devices using C60 as acceptor. A sub nm thick interlayer of a suitable DPP derivative is introduced to obtain a distinct energy level cascade at the donor/acceptor interface. Power conversion efficiency as well as short-circuit current density is doubled with respect to the reference bilayer devices lacking the interface cascade. Spectrally resolved analysis of external quantum efficiency reveals that this enhancement can mainly be attributed to destabilization of bound charge transfer states formed in the C60 layer at the interlayer interface, thus reducing geminate recombination losses.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Zusätzliche Informationen: 1500914
Keywords: cascade solar cells; diketopyrrolopyrroles; interlayers; physical vapor deposition; recombination
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Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Professur Angewandte Funktionspolymere
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 23 Jun 2016 08:50
Letzte Änderung: 20 Okt 2016 06:08
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/32204