Research Progress of Layer-by-layer Deposited Organic Solar Cells

doi:10.7503/cjcu20230120

Abstract

Abstract:

In the recent 30 years， donor and acceptor materials mixed bulk heterojunction（BHJ） are considered to be the most ideal device structure of organic photovoltaics（OPVs）. The efficiency of exciton dissociation and charge transport can be improved by optimizing the donor-acceptor interpenetrating network structure in the active layer， which should be an effective way to improve the performance of BHJ OPVs. The layer-by-layer（LbL） OPVs are constructed by sequentially depositing donor and acceptor， which have been developed rapidly in recent years. The power conversion efficiency（PCE） of LbL OPVs can be comparable with that of BHJ OPVs， indicating that many scientific issues need to be further studied in OPVs. This review summarizes the representative achievements of LbL OPVs from the working mechanism， optimization strategy and large-area production potential. The key roles of additives， annealing treatment and multi-component strategy in improving device performance are emphasized. The problems existing in LbL OPVs are discussed， and the future prospects of LbL OPVs are outlooked.

Key words: Layer-by-layer deposited organic solar cell, Vertical phase separation, Donor/acceptor interface, Exciton dissociation efficiency

CLC Number:

O621

TrendMD:

ZHAO Mingxin, YAO Zhigang, LIU Zhongyuan, XU Wenjing, MA Xiaoling, ZHANG Fujun. Research Progress of Layer-by-layer Deposited Organic Solar Cells[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(7): 20230120.

Figures/Tables 9

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Active layer	J_SC/（mA∙cm^-2）	V_OC/V	FF（%）	PCE（%）	Innovation point	Ref.
D18⁃Cl∶BTP⁃eC9/PM6∶L8⁃BO	27.02	0.898	80.81	19.61	Sequentially deposit double BHJ film	［41］
PM6/BTP⁃eC9	27.81	0.853	80.50	19.10	Use conjugated polymers as the additives	［42］
D18/L8⁃BO	26.86	0.918	77.25	19.05	Optimize spin⁃coating speeds separately	［43］
D18/BS3TSe⁃4F∶Y6⁃O	29.41	0.845	76.56	19.03	Cite an asymmetric acceptor	［44］
PM6/L8⁃BO	26.11	0.890	80.60	18.74	Add a wax additive	［45］
PTO3/PBDB⁃TF∶BTP⁃eC9/NDI⁃i8	26.60	0.866	80.30	18.50	Construct the hybrid heterojunction	［46］
D18⁃Cl/N3	27.18	0.860	78.80	18.42	Mix a volatile solid additive	［47］
Ultra⁃thin Y6/D18⁃Cl∶Y6	27.52	0.870	75.79	18.15	Insert a dissociation strengthening layer	［48］

Active layer	J_SC/（mA∙cm^-2）	V_OC/V	FF（%）	PCE（%）	Innovation point	Ref.
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PM6/BTP⁃eC9	27.81	0.853	80.50	19.10	Use conjugated polymers as the additives	［42］
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PM6/L8⁃BO	26.11	0.890	80.60	18.74	Add a wax additive	［45］
PTO3/PBDB⁃TF∶BTP⁃eC9/NDI⁃i8	26.60	0.866	80.30	18.50	Construct the hybrid heterojunction	［46］
D18⁃Cl/N3	27.18	0.860	78.80	18.42	Mix a volatile solid additive	［47］
Ultra⁃thin Y6/D18⁃Cl∶Y6	27.52	0.870	75.79	18.15	Insert a dissociation strengthening layer	［48］