Overcoming efficiency and stability limits in water-processing nanoparticular organic photovoltaics by minimizing microstructure defects

Beitrag in einer Fachzeitschrift


Details zur Publikation

Autorinnen und Autoren: Xie C, Heumüller T, Gruber W, Tang X, Classen A, Schuldes I, Bidwell M, Späth A, Fink R, Unruh T, Mcculloch I, Li N, Brabec C
Zeitschrift: Nature Communications
Verlag: NATURE PUBLISHING GROUP
Jahr der Veröffentlichung: 2018
Band: 8
Heftnummer: 13
ISSN: 2041-1723
Sprache: Englisch


Abstract

There is a strong market driven need for processing organic photovoltaics from eco-friendly solvents. Water-dispersed organic semiconducting nanoparticles (NPs) satisfy these premises convincingly. However, the necessity of surfactants, which are inevitable for stabilizing NPs, is a major obstacle towards realizing competitive power conversion efficiencies for water-processed devices. Here, we report on a concept for minimizing the adverse impact of surfactants on solar cell performance. A poloxamer facilitates the purification of organic semiconducting NPs through stripping excess surfactants from aqueous dispersion. The use of surfactant-stripped NPs based on poly(3-hexylthiophene) / non-fullerene acceptor leads to a device efficiency and stability comparable to the one from devices processed by halogenated solvents. A record efficiency of 7.5% is achieved for NP devices based on a low-band gap polymer system. This elegant approach opens an avenue that future organic photovoltaics processing may be indeed based on non-toxic water-based nanoparticle inks.


FAU-Autorinnen und Autoren / FAU-Herausgeberinnen und Herausgeber

Brabec, Christoph Prof. Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Classen, Andrej
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Fink, Rainer Prof. Dr.
Professur für Physikalische Chemie
Gruber, Wolfgang Dr.
Professur für Nanomaterialcharakterisierung (Streumethoden)
Heumüller, Thomas Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Li, Ning Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Schuldes, Isabel
Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik
Späth, Andreas Dr.
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Tang, Xiaofeng
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Unruh, Tobias Prof. Dr.
Professur für Nanomaterialcharakterisierung (Streumethoden)
Xie, Chen
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)


Zusätzliche Organisationseinheit(en)
Interdisziplinäres Zentrum, Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM)


Einrichtungen weiterer Autorinnen und Autoren

Imperial College London / The Imperial College of Science, Technology and Medicine


Forschungsbereiche

Neue Materialien und Prozesse
Forschungsschwerpunkt einer Fakultät: Technische Fakultät


Zitierweisen

APA:
Xie, C., Heumüller, T., Gruber, W., Tang, X., Classen, A., Schuldes, I.,... Brabec, C. (2018). Overcoming efficiency and stability limits in water-processing nanoparticular organic photovoltaics by minimizing microstructure defects. Nature Communications, 8(13). https://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-07807-5

MLA:
Xie, Chen, et al. "Overcoming efficiency and stability limits in water-processing nanoparticular organic photovoltaics by minimizing microstructure defects." Nature Communications 8.13 (2018).

BibTeX: 

Zuletzt aktualisiert 2019-28-05 um 08:37