Research Progress of Electroactive Ionene-based Organic Photovoltaic Interlayers

doi:10.7503/cjcu20230167

Abstract

Abstract:

Organic solar cells have attracted wide attention from academia and industry due to their advantages of light weight， flexibility， and printable preparation. The modulation and optimization of the soft/hard material interfaces between metal electrodes and organic semiconductor active layers is the research frontier of interface engineering in organic solar cells. The core of the research is the design and synthesis of new interlayer materials and their integration into devices. Ionene is an emerging class of non-conjugated polyelectrolytes-based interlayer materials， in which ionic species reside within the polymer backbone. Compared with traditional conjugated polyelectrolytes， the synthesis of ionene polymers is simple， the reaction conditions are mild and green， and it has higher ion concentration and stronger interfacial polarization capability， which is suitable for the interface modification of organic solar cells. Recent advances in electroactive ionene have stimulated the interest of researchers to explore the application of this novel polymer in organic electronic devices. In this review， the molecular design and synthesis of electroactive ionene polymers were reviewed， and the mechanism and function of these ionene polymers on interfacial modifications were discussed， as well as their charge transport property and the performance of interfacial energy level alignment.

Key words: Organic solar cell, Electroactive ionene, Work function, Interface engineering

CLC Number:

O649.5

TrendMD:

SONG Yanan, YOU Zuhao, WANG Xu, LIU Yao. Research Progress of Electroactive Ionene-based Organic Photovoltaic Interlayers[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(9): 20230167.

Figures/Tables 14

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NDI⁃NI	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/NDI⁃NI /Ag	9.74	［68］
	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6/NDI⁃NI /Ag	16.27	［68］
NDI⁃CI	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/NDI⁃CI /Ag	7.92	［68］
	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7⁃Th∶PC₇₁BM/NDI⁃CI /Ag	8.52	［68］
NDI⁃DAN	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6/NDI⁃DAN /Ag	16.76	［69］
	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6∶PC₇₁BM/NDI⁃DAN /Ag	17.05	［69］
PPDI⁃Ac	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Ac /Ag	9.45	［66］
	ITO/PEDOT∶PSS/PffBT4T⁃2OD∶PC₇₁BM/PPDI⁃Ac /Ag	9.63	［66］
PPDI⁃F	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃F /Ag	8.85	［66］
PPDI⁃Cl	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl /Ag	9.17	［66］
PPDI⁃OH	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃OH /Ag	9.38	［66］
PPDI⁃Cl_0.9Ac_0.1	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl_0.9Ac_0.1 /Ag	9.38	［66］
PPDI⁃Cl_0.5Ac_0.5	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl_0.5Ac_0.5 /Ag	9.39	［66］
PDI⁃PZ	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃PZ/Ag	7.37	［52］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃PZ /Ag	6.95	［52］
C₆₀⁃PZ	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/C₆₀⁃PZ /Ag	10.74	［52］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /C₆₀⁃PZ /Ag	10.10	［52］
PDI⁃10	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃10/Ag	5.41	［53］
PDI⁃50	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃50 /Ag	10.64	［53］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃50 /Ag	10.59	［53］
PDI⁃100	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃100 /Ag	10.47	［53］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃100 /Ag	9.68	［53］

Interlayer material	Device configuration	PCE（%）	Ref.
C₆₀⁃ionene	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC/C₆₀⁃ionene /Ag	11.04	［72］
NDI⁃NI	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/NDI⁃NI /Ag	9.74	［68］
	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6/NDI⁃NI /Ag	16.27	［68］
NDI⁃CI	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/NDI⁃CI /Ag	7.92	［68］
	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7⁃Th∶PC₇₁BM/NDI⁃CI /Ag	8.52	［68］
NDI⁃DAN	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6/NDI⁃DAN /Ag	16.76	［69］
	ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶Y6∶PC₇₁BM/NDI⁃DAN /Ag	17.05	［69］
PPDI⁃Ac	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Ac /Ag	9.45	［66］
	ITO/PEDOT∶PSS/PffBT4T⁃2OD∶PC₇₁BM/PPDI⁃Ac /Ag	9.63	［66］
PPDI⁃F	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃F /Ag	8.85	［66］
PPDI⁃Cl	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl /Ag	9.17	［66］
PPDI⁃OH	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃OH /Ag	9.38	［66］
PPDI⁃Cl_0.9Ac_0.1	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl_0.9Ac_0.1 /Ag	9.38	［66］
PPDI⁃Cl_0.5Ac_0.5	ITO/PEDOT∶PSS/PTB7∶PC₇₁BM/PPDI⁃Cl_0.5Ac_0.5 /Ag	9.39	［66］
PDI⁃PZ	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃PZ/Ag	7.37	［52］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃PZ /Ag	6.95	［52］
C₆₀⁃PZ	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/C₆₀⁃PZ /Ag	10.74	［52］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /C₆₀⁃PZ /Ag	10.10	［52］
PDI⁃10	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃10/Ag	5.41	［53］
PDI⁃50	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃50 /Ag	10.64	［53］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃50 /Ag	10.59	［53］
PDI⁃100	ITO/PEDOT∶PSS/PBDTT⁃TT∶PC₇₁BM/PDI⁃100 /Ag	10.47	［53］
	ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC /PDI⁃100 /Ag	9.68	［53］

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