High-performance Organic Solar Cells Based on Trifluorobenzoic Acid Self-assembled Anode Interfacial Layers

doi:10.7503/cjcu20230161

Abstract

Abstract:

A self-assembled anode interfacial layer was constructed using 3，4，5-trifluorobenzoic acid（3FBA）. Compared with traditional anode interfacial layers including PEDOT∶PSS and MoO₃， the 3FBA interfacial layer has higher transmittance and better hydrophobicity. Organic solar cells based on the 3FBA anode interfacial layers achieved high short-circuit current density of 26.86 mA/cm² and power conversion efficiency（PCE） of 18.16%， significantly excelling devices based on PEDOT∶PSS（26.28 mA/cm²， 17.62%） and devices based on MoO₃（26.00 mA/cm²， 17.15%）. This work provides a new idea for the design and construction of the anode interfacial layers of organic solar cells.

Key words: Organic solar cell, Anode interfacial layer, 3, 4, 5-Trifluorobenzoic acid

CLC Number:

TrendMD:

HE Wei, CHEN Fei, LI Hongxiang, WANG Jiayu, QIN Jiaqiang, CUI Ningbo, YAN Cenqi, CHENG Pei. High-performance Organic Solar Cells Based on Trifluorobenzoic Acid Self-assembled Anode Interfacial Layers[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(7): 20230161.

Figures/Tables 7

References 34

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Anode interfacial layer	V_OC/V	J_SC/（mA·cm^-2）	J_cal/（mA·cm^-2）	FF（%）	PCE（%）
PEDOT∶PSS	0.861（0.858±0.003）	26.28（25.81±0.30）	25.57	77.88（78.41±0.40）	17.62（17.37±0.17）
MoO₃	0.851（0.851±0.002）	26.00（25.70±0.19）	25.51	77.53（77.60±0.25）	17.15（16.96±0.13）
3FBA	0.857（0.855±0.003）	26.86（26.58±0.20）	26.30	78.90（78.04±0.55）	18.16（17.74±0.22）

Anode interfacial layer	V_OC/V	J_SC/（mA·cm^-2）	J_cal/（mA·cm^-2）	FF（%）	PCE（%）
PEDOT∶PSS	0.861（0.858±0.003）	26.28（25.81±0.30）	25.57	77.88（78.41±0.40）	17.62（17.37±0.17）
MoO₃	0.851（0.851±0.002）	26.00（25.70±0.19）	25.51	77.53（77.60±0.25）	17.15（16.96±0.13）
3FBA	0.857（0.855±0.003）	26.86（26.58±0.20）	26.30	78.90（78.04±0.55）	18.16（17.74±0.22）

Solid surface	Water contact angle/（°）	Diiodomethane contact angle/（°）	Surface energy/（mN·m^-1）	R_q/nm
ITO	23.88	35.05	68.45	2.16
ITO/PEDOT∶PSS	18.49	41.19	69.85	1.25
ITO/MoO₃	19.83	41.16	69.32	2.08
ITO/3FBA	65.48	57.35	40.12	2.11

Solid surface	Water contact angle/（°）	Diiodomethane contact angle/（°）	Surface energy/（mN·m^-1）	R_q/nm
ITO	23.88	35.05	68.45	2.16
ITO/PEDOT∶PSS	18.49	41.19	69.85	1.25
ITO/MoO₃	19.83	41.16	69.32	2.08
ITO/3FBA	65.48	57.35	40.12	2.11

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