A top-down strategy identifying molecular phase stabilizers to overcome microstructure instabilities in organic solar cells

Beitrag in einer Fachzeitschrift
(Originalarbeit)


Details zur Publikation

Autorinnen und Autoren: Zhang C, Heumüller T, Leon S, Gruber W, Burlafinger K, Tang X, Perea JD, Wabra I, Hirsch A, Unruh T, Li N, Brabec C
Zeitschrift: Energy and Environmental Science
Verlag: Royal Society of Chemistry
Jahr der Veröffentlichung: 2019
Band: 12
Heftnummer: 3
Seitenbereich: 1078-1087
ISSN: 1754-5692
Sprache: Englisch


Abstract

The operational stability of organic solar cells (OSCs) is the essential barrier to commercialization. Compared to thermally-induced degradation, photo-stability of OSCs is far away from being resolved. Here, we demonstrate that the thermal- and photo-degradation of metastable bulk-heterojunction OSCs are governed by the same mechanism. Understanding the fundamental principles behind this mechanism is of significant importance to fully address the instability issues. Structural incompatibilities between the donor and acceptor molecules are identified as the main origin of the instability. Further, we introduce a top-down approach mainly based on their melting temperature and interaction parameters to rationally screen molecular phase stabilizers from a database with more than 10000 small molecules. Eventually, five chemicals were selected to validate our concept and tested in unstable organic solar cells. 1,4-Piperazine, which possesses a high melting point, good miscibility with polymers and the capability of forming inter-molecular hydrogen bonding, can indeed stabilize the mixed amorphous phases, leading to significantly improved stability of otherwise metastable OSCs.


FAU-Autorinnen und Autoren / FAU-Herausgeberinnen und Herausgeber

Brabec, Christoph Prof. Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Burlafinger, Klaus
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Gruber, Wolfgang Dr.
Professur für Nanomaterialcharakterisierung (Streumethoden)
Heumüller, Thomas Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Hirsch, Andreas Prof. Dr.
Lehrstuhl für Organische Chemie II
Li, Ning Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Perea Ospina, Jose Dario
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Tang, Xiaofeng
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Unruh, Tobias Prof. Dr.
Professur für Nanomaterialcharakterisierung (Streumethoden)
Wabra, Isabell
Lehrstuhl für Organische Chemie II


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


Einrichtungen weiterer Autorinnen und Autoren

Southern University of Science and Technology
Universidad Politécnica de Madrid (UPM)


Forschungsbereiche

Neue Materialien und Prozesse
Forschungsschwerpunkt einer Fakultät: Technische Fakultät


Zitierweisen

APA:
Zhang, C., Heumüller, T., Leon, S., Gruber, W., Burlafinger, K., Tang, X.,... Brabec, C. (2019). A top-down strategy identifying molecular phase stabilizers to overcome microstructure instabilities in organic solar cells. Energy and Environmental Science, 12(3), 1078-1087. https://dx.doi.org/10.1039/c8ee03780a

MLA:
Zhang, Chaohong, et al. "A top-down strategy identifying molecular phase stabilizers to overcome microstructure instabilities in organic solar cells." Energy and Environmental Science 12.3 (2019): 1078-1087.

BibTeX: 

Zuletzt aktualisiert 2019-27-05 um 17:23