Enhancing the Stability of Organic Solar Cells Through the Construction of a Stable Photoactive Layer and Interface

Abstract

Organic photovoltaics (OPVs), a sustainable energy resource, have recently achieved significant efficiency improvements with the introduction of non-fullerene acceptors capable of broad-spectrum light absorption. However, for practical market applications, high efficiency and stability are essential. This study aims to introduce a strategy for improving the stability of the new non-fullerene acceptor, MYBO. MYBO is a promising material with excellent efficiency in OPVs, but its stability issues remain a major obstacle. In this study, MYBO-based OPVs were fabricated using various electron transport layers (ETLs), and stability was compared through thermal stress testing and impedance analysis. The experimental results showed that the device with TiO2 PhAc ETL exhibited less resistance increase compared to other ETLs. Additionally, in thermal stress testing, the device with TiO2 AcAc ETL showed a 29.6% decrease, and the device with PDINN ETL showed a 65.4% decrease, while the device with TiO2 PhAc ETL showed a 16.4% decrease, demonstrating significantly improved stability. This study includes findings on enhancing the stability of MYBO and will contribute to the future development of stability improvements in organic photovoltaics.;현재 유기태양전지는 다양한 공정방법과 물질사용으로 인해 효율이 급격히 향상되어 왔다. 그러나 여전히 안정성 측면에서는 해결되지 못한 문제가 있다. 본 연구는 새로운 non-fullerene 수용체인 MYBO의 안정성을 향상시키기 위한 방법을 제시하고자 한다. MYBO는 유기 태양전지(OPV)에서 효율이 뛰어난 후보 물질이지만, 안정성 문제가 주요 장애물로 남아 있다. 본 연구에서는 다양한 ETL(전자수송층)을 사용하여 MYBO 기반의 OPV를 제작하고, 열 스트레스 테스트와 impedance 분석을 통해 안정성을 비교하였다. 실험 결과, TiO2 PhAc ETL이 다른 ETL에 비해 저항 증가가 적었다. 또한 열 스트레스 테스트에서 TiO2 AcAc ETL을 사용한 디바이스는 29.6%감소했으며 PDINN ETL을 사용한 디바이스는 65.4%감소한 반면 TiO2 PhAc ETL을 사용한 디바이스는 16.4% 감소로 안정성이 크게 향상되었다. 이 연구는 MYBO의 안정성 향상을 위한 중요한 단서를 제공하며, 향후 고효율 및 고안정성 유기 태양전지 개발에 기여할 것이다.