Absence of Charge Transfer State Enables Very Low V-OC Losses in SWCNT:Fullerene Solar Cells

Beitrag in einer Fachzeitschrift


Details zur Publikation

Autorinnen und Autoren: Classen A, Einsiedler L, Heumuelier T, Graf A, Brohmann M, Berger F, Kahmann S, Richter M, Matt GJ, Forberich K, Zaumseil J, Brabec C
Zeitschrift: Advanced Energy Materials
Verlag: WILEY-V C H VERLAG GMBH
Jahr der Veröffentlichung: 2019
Band: 9
Heftnummer: 1
ISSN: 1614-6832
eISSN: 1614-6840
Sprache: Englisch


Abstract

Current state-of-the-art organic solar cells (OSCs) still suffer from high losses of open-circuit voltage (V-OC). Conventional polymer:fullerene solar cells usually exhibit bandgap to V-OC losses greater than 0.8 V. Here a detailed investigation of V-OC is presented for solution-processed OSCs based on (6,5) single-walled carbon nanotube (SWCNT): [6,6]-phenyl-C-71-butyric acid methyl ester active layers. Considering the very small optical bandgap of only 1.22 eV of (6,5) SWCNTs, a high V-OC of 0.59 V leading to a low E-gap/q - V-OC = 0.63 V loss is observed. The low voltage losses are partly due to the lack of a measurable charge transfer state and partly due to the narrow absorption edge of SWCNTs. Consequently, V-OC losses attributed to a broadening of the band edge are very small, resulting in V-OC,V-SQ - V-OC,V-rad = 0.12 V. Interestingly, this loss is mainly caused by minor amounts of SWCNTs with smaller bandgaps as well as (6,5) SWCNT trions, all of which are experimentally well resolved employing Fourier transform photocurrent spectroscopy. In addition, the low losses due to band edge broadening, a very low voltage loss are also found due to nonradiative recombination, Delta V-OC,V-nonrad = 0.26 V, which is exceptional for fullerene-based OSCs.


FAU-Autorinnen und Autoren / FAU-Herausgeberinnen und Herausgeber

Brabec, Christoph Prof. Dr.
Forberich, Karen Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Classen, Andrej
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Einsiedler, Lukas
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Kahmann, Simon
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Richter, Moses
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)


Einrichtungen weiterer Autorinnen und Autoren

Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg


Forschungsbereiche

Neue Materialien und Prozesse
Forschungsschwerpunkt einer Fakultät: Technische Fakultät


Zitierweisen

APA:
Classen, A., Einsiedler, L., Heumuelier, T., Graf, A., Brohmann, M., Berger, F.,... Brabec, C. (2019). Absence of Charge Transfer State Enables Very Low V-OC Losses in SWCNT:Fullerene Solar Cells. Advanced Energy Materials, 9(1). https://dx.doi.org/10.1002/aenm.201801913

MLA:
Classen, Andrej, et al. "Absence of Charge Transfer State Enables Very Low V-OC Losses in SWCNT:Fullerene Solar Cells." Advanced Energy Materials 9.1 (2019).

BibTeX: 

Zuletzt aktualisiert 2019-09-08 um 09:03