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New insights into polymer solar cells stability: The crucial role of PCBM oxidation

Authors :
Brigitte Pépin-Donat
Piétrick Hudhomme
Anthony Perthué
Hugo Santos Silva
Guillaume Wantz
Christian Lombard
Agnès Rivaton
Didier Bégué
Thérèse Gorisse
Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF)
SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM)
Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
MOLTECH-Anjou
Université d'Angers (UA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Structures et propriétés d'architectures moléculaire (SPRAM - UMR 5819)
Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-13-PRGE-0006,HELIOS,Modules solaires photovoltaïques organiques de grande surface à hauts rendements stabilisés(2013)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Materials Research, Journal of Materials Research, Cambridge University Press (CUP), 2018, 33 (13), pp.1868-1878. ⟨10.1557/jmr.2018.141⟩, Journal of Materials Research, 2018, 33 (13), pp.1868-1878. ⟨10.1557/jmr.2018.141⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2018.

Abstract

International audience; Fullerene derivatives have been ubiquitous as an electron-accepting material in organic photovoltaic solar cells (OSCs). We consider whether and why traces of PCBM oxidation products should be seen as electronic defects impairing the performance of OSCs. Thin PCBM deposits were first illuminated under ambient air for a few minutes, thus revealing the extraordinary easiness of oxidizing PCBM. The charge transfer in polymer:PCBMox bulk heterojunctions was then studied. As a result of a few minutes of PCBM photooxidation, the electron transfer from the polymer to two types of PCBMox species was shown to occur at the expense of the transfer to pristine PCBM. Such modifications to the molecular structure of PCBM and to the charge transfer at the nanoscale were finally correlated with a dramatic loss in the device's photovoltaic performance at the macroscale. This study clearly indicates the need to integrate photooxidation-resistant electron-accepting materials into OSCs to extend their lifetime

Details

ISSN :
20445326 and 08842914
Volume :
33
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Materials Research
Accession number :
edsair.doi.dedup.....efc51bb7cff9adc8e63e1f659d156d23
Full Text :
https://doi.org/10.1557/jmr.2018.141