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Influence of charge carrier mobility and morphology on solar cell parameters in devices of mono- and bis-fullerene adducts

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Muth, Mathis-Andreas ; Mitchel, WillIam ; Tierney, Steven ; Lada, Thomas A. ; Xue, Xiang ; Richter, Henning ; Carrasco-Orozco, Miguel ; Thelakkat, Mukundan:
Influence of charge carrier mobility and morphology on solar cell parameters in devices of mono- and bis-fullerene adducts.
In: Nanotechnology. Bd. 24 (2013) Heft 48 . - 484001.
ISSN 1361-6528
DOI: https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/48/484001

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
solar technologies go hybrid
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst

Abstract

Herein, we analyze charge carrier mobility and morphology of the active blend layer in thin film organic solar cells and correlate them with device parameters. A low band gap donor–acceptor copolymer in combination with phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) or two bis-adduct fullerenes, bis-PCBM and bis-o-quino-dimethane C60 (bis-oQDMC), is investigated. We study the charge transport of polymer:fullerene blends in hole- and electron-only devices using the space-charge limited current method. Lower electron mobilities are observed in both bis-adduct fullerene blends. Hole mobility, however, is decreased only in the blend containing bis-oQDMC. Both bis-adduct fullerene blends show very high open circuit voltage in solar cell devices, but poor photocurrent compared to the standard PCBM blend for an active layer thickness of 200 nm. Therefore, a higher short circuit current is feasible for the polymer:bis-PCBM blend by reducing the active layer thickness in order to compensate for the low electron mobility, which results in a PCE of 4.3%. For the polymer:bis-oQDMC blend, no such improvement is achieved due to an unfavorable morphology in this particular blend system. The results are supported by external quantum efficiency measurements, atomic force microscopy, transmission electron microscopy and UV/vis spectroscopy. Based on these results, the investigations presented herein give a more scientific basis for the optimization of solar cells.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten
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Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I
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Forschungseinrichtungen > EU-Projekte
Forschungseinrichtungen > EU-Projekte > LARGECELLS - Large-area Organic and Hybrid Solar Cells
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Professur Angewandte Funktionspolymere > Professur Angewandte Funktionspolymere - Univ.-Prof. Dr. Mukundan Thelakkat
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 > 540 Chemie
Eingestellt am: 12 Apr 2016 08:49
Letzte Änderung: 04 Aug 2023 09:09
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/1162