Recent Advances in Nonfullerene Acceptors for Organic Solar Cells

Abstract

Recently, research on nonfullerene acceptors in organic solar cells has gradually become a hot topic due to such superior characteristics of light absorption and energy-level-convenient manipulation, multiformity of the photoactive material structures, as well as the extensive area in production compared to the fullerene derivatives. However, the nonfullerene acceptors evolved slowly before 2012 and, as a matter of fact, the power conversion efficiency values could only bear 2.0%. Strikingly, nonfullerene acceptors have developed at a fast pace since 2013, with the best device performance of 13.1% now. In this review, recent research progress on nonfullerene acceptors, including small molecules and polymers, are sorted and summarized on the basis of the different characteristics.

Isomerization Strategy of Nonfullerene Small‐Molecule Acceptors for Organic Solar Cells

“…[71][72][73] There have been some review articles summarizing the evolvement of rylene diimide-based electron acceptors, A-D-A-type electron acceptors, and asymmetric nonfullerene electron acceptors. [2][3][4][5][6][74][75][76][77][78][79][80] However, the evolvement of isomeric nonfullerene SMAs has never been summarized systematically. In this review, we first summarize the recent advances of isomeric acceptors, including isomeric PDI-based nonfullerene SMAs, and isomeric A-D-A-type nonfullerene SMAs, then discuss the key structureproperty relationship, and finally provide a perspective on the challenge and future directions for OSC field.…”

Twisted Linker Effect on Naphthalene Diimide‐Based Dimer Electron Acceptors for Non‐fullerene Organic Solar Cells

“…However, fullerene derivatives have some disadvantages, such as weak light absorption in the visible‐near infrared (IR) region, poor photochemical stability under ambient light conditions, and limited synthetic routes . Non‐fullerene electron acceptors have been developed as alternatives to fullerene derivatives . Among them, the naphthalene diimide (NDI)‐based small molecules have many advantages, such as simple synthetic routes, high absorption in the visible light wavelength region, high electron mobility, and good solubility in organic solvents .…”

Análise teórico-experimental sobre mecanismos de transporte em células solares orgânicas de P3HT e PCBM

“…No entanto, existem grupos de pesquisa trabalhando no desenvolvimento novas moléculas para substituí-los, motivados, principalmente, pelo alto custo de purificação, pela baixa capacidade de absorção do espectro solar e pela baixa instabilidade na atmosfera dos derivados de fulereno. [58][59] A camada ativa que mais se destacou nas duas últimas décadas foi a formada pelo polímero regioregular poli(3-hexiltiofeno (rr-P3HT) como material doador ( Egap ≈1,9 eV) e pelo derivado do fulereno, butirato de metilado fenil-C60 (PC61BM) como material aceitador, têm registrado eficiência da ordem 5% na literatura. 53 Embora existam outros materiais com melhor desempenho, a mistura P3HT e PC61BM continua a ser estudada.…”

“…ΔQ ainda pode ser considerada ser independente do campo elétrico. 59 O tempo de vida, τ, mostrado na Figura 6.8(a) segue a relação de decaimento exponencial, τ = τo e (-βVoc) , onde β é o parâmetro empírico obtido deste ajuste. 66,112 A concentração também tem uma dependência exponencial com Voc, crescendo com o aumento do potencial de circuito aberto, tal como mostrado na Figura 6.8(b).…”

“…A Figura 6.11 mostra resultados experimentais de Jsc e qγnoc²L em função da Io. recombinação é razoável na condição OC 59. De fato, quando Jsc é próximo de Jsat e não muito diferente da corrente no ponto de máximo (ver apêndice E), dados experimentais de JL obedecem uma relação do tipo: JL ≈Jsc -qγnmédio²L, principalmente em pontos do quarto quadrante da curva J-Voc.…”