Improved efficiency of bulk heterojunction hybrid solar cells by utilizing CdSe quantum dot–graphene nanocomposites

文献情報

出版日 2014-04-24
DOI 10.1039/C4CP01566E
インパクトファクター 3.676
著者

Martin Neukom, Dorothea Scheunemann, Emre Erdem, Stefan Weber, Holger Borchert


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要旨

We present a significant efficiency enhancement of hybrid bulk heterojunction solar cells by utilizing CdSe quantum dots attached to reduced graphene oxide (rGO) as the electron accepting phase, blended with the PCPDTBT polymer. The quantum dot attachment to rGO was achieved following a self-assembly approach, recently developed, using thiolated reduced graphene oxide (TrGO) to form a TrGO–CdSe nanocomposite. Therefore, we are able to obtain TrGO–CdSe quantum dot/PCPDTBT bulk-heterojunction hybrid solar cells with power conversion efficiencies of up to 4.2%, compared with up to 3% for CdSe quantum dot/PCPDTBT devices. The improvement is mainly due to an increase of the open-circuit voltage from 0.55 V to 0.72 V. We found evidence for a significant change in the heterojunction donor–acceptor blend nanomorphology, observable by a more vertical alignment of the TrGO-quantum dot nanocomposites in the z-direction and a different nanophase separation in the x–y direction compared to the quantum dot only containing device. Moreover, an improved charge extraction and trap state reduction were observed for TrGO containing hybrid solar cells.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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