YC
Yang Cao
Author with expertise in Perovskite Solar Cell Technology
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
7
(0% Open Access)
Cited by:
244
h-index:
27
/
i10-index:
47
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Unconventional, Chemically Stable, and Soluble Two-Dimensional Angular Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: From Molecular Design to Device Applications

Lei Zhang et al.Dec 2, 2014
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), consisting of laterally fused benzene rings, are among the most widely studied small-molecule organic semiconductors, with potential applications in organic field-effect transistors (OFETs) and organic photovoltaics (OPVs). Linear acenes, including tetracene, pentacene, and their derivatives, have received particular attention due to the synthetic flexibility in tuning their chemical structure and properties and to their high device performance. Unfortunately, longer acenes, which could exhibit even better performance, are susceptible to oxidation, photodegradation, and, in solar cells which contain fullerenes, Diels-Alder reactions. This Account highlights recent advances in the molecular design of two-dimensional (2-D) PAHs that combine device performance with environmental stability. New synthetic techniques have been developed to create stable PAHs that extend conjugation in two dimensions. The stability of these novel compounds is consistent with Clar's sextet rule as the 2-D PAHs have greater numbers of sextets in their ground-state configuration than their linear analogues. The ionization potentials (IPs) of nonlinear acenes decrease more slowly with annellation in comparison to their linear counterparts. As a result, 2-D bistetracene derivatives that are composed of eight fused benzene rings are measured to be about 200 times more stable in chlorinated organic solvents than pentacene derivatives with only five fused rings. Single crystals of the bistetracene derivatives have hole mobilities, measured in OFET configuration, up to 6.1 cm(2) V(-1) s(-1), with remarkable Ion/Ioff ratios of 10(7). The density functional theory (DFT) calculations can provide insight into the electronic structures at both molecular and material levels and to evaluate the main charge-transport parameters. The 2-D acenes with large aspect ratios and appropriate substituents have the potential to provide favorable interstack electronic interactions, and correspondingly high carrier mobilities. In stark contrast to the 1-D acenes that form mono- and bis-adducts with fullerenes, 2-D PAHs show less reactivity with fullerenes. The geometry of 2-D PAHs plays a crucial role in determining both the barrier and the adduct stability. The reactivity and stability of the 2-D PAHs with regard to Diels-Alder reactions at different reactive sites were explained via DFT calculations of the reaction kinetics and of thermodynamics of reactions and simple Hückel molecular orbital considerations. Also, because of their increased stability in the presence of fullerenes, these compounds have been successfully used in OPVs. The small-molecule semiconductors highlighted in this Account exhibit good charge-transport properties, comparable to those of traditional linear acenes, while being much more environmentally stable. These features have made these 2-D PAHs excellent molecules for fundamental research and device applications.
0

High‐Efficiency and Stable Perovskite Solar Cells via Buried Interface Modification with Multi‐Functional Phosphorylcholine Chloride

Yuan Yin et al.Jun 21, 2024
Abstract The electron transport layer (ETL), perovskite layer, hole transport layer, and electrode layer collectively constitute the perovskite solar cells (PSCs). Each of these layers plays a critical role in the performance of devices. However, there are mismatches in crystal structure and energy levels between ETL materials and the perovskite layer, resulting in numerous defects at their interface. In this study, multifunctional organic molecule called phosphorylcholine chloride is designed to modify the interface between SnO 2 and perovskite layer. This modification serves to both reduce oxygen vacancy defects in the SnO 2 and passivate defects in the perovskite layer. Consequently, the conductivity and electron mobility of SnO 2 are improved, and the higher‐quality of perovskite film is obtained. Ultimately, the optimized PSC device achieves an impressive champion power conversion efficiency (PCE) of 24.34% with minimal hysteresis index. Even after 1200 h of ambient exposure at 25 °C and 25% relative humidity without encapsulation, the device maintains an impressive 91.44% of its initial efficiency. Additionally, a PCE of 22.38% is attained in flexible PSCs. This research will pave the way for the development of low interface defects, high stability as well as high PCE perovskite solar cells.
0
Citation1
0
Save