Layer-by-layer fabrication of organic photovoltaic devices: material selection and processing conditions

View Article Online

---

24
|
J. Mater. Chem. C
, 2021,
9
, 14--40
This journal is © The Royal Society of Chemistry 2021
good thermal stability, a LUMO level of
3.9 eV, and a high
electron mobility of 1.3
10
2
cm
2
V
1
s
1
.
128
However, when
introduced into LbL OPV devices it only resulted in a PCE of 1%.
129
Ade and coworkers developed a rigid, planar copolymer containing
two PDI units fused with thiophene moieties to a fluorinated BTH
unit (FPDI-BT1, Fig. 7,
a26
).
130
The rigid nature of the backbone,
combined with the specific twist angle of the fused PDI dimer,
reduced both the formation of large aggregates and the reorgani-
zation energy during film formation, producing devices with PCE
of
4
7%.
131
Fluorene and IDT building blocks have also been
coupled with BTH units (F8BT, PIDSe-DFBT, Fig. 7,
a27–28
)
leading to favourable electron affinity and good electron mobility
but poor performance when integrated into LbL OPV devices.
132,133
3. LbL OPV device fabrication by
sequential spin coating processes
The properties of the LbL active layer can be decoupled through
separate optimization of the first and the second layers. The
first layer is solution processed, and can be annealed prior to
deposition of the second layer to yield the desired morphology,
crystallinity, and roughness. Deposition of the second layer can
be achieved by one of three route: use of an orthogonal solvent
to the first layer (resulting in a bilayer interface), utilizing a
compatible solvent (to create a pseudo-bilayer, Scheme 1), or
evaporation (Scheme 2c and d). Additional processing and
annealing steps can be exploited to enhance interdiffusion of
the bilayer or expansion of the pseudo-bilayer.
82,134
Table 8 is a
summary of the performance (PCE) and processing conditions
for solution-processed LbL OPV devices prepared
via
spin coating,
Fig. 7
Chemical structures of representative polymer acceptors incorporated into LbL devices.
Table 7
Energy levels of representative polymer acceptors incorporated
into LbL devices
Material
HOMO (eV)
LUMO (eV)
Ref.
BBL (
a22
)
5.9
4.0
123
N2200 (
a23
)
5.4
3.9
124
PNNT (
a24
)
—
4.3
126
PPDIDTT (
a25
)
5.9
3.9
128
PIDSe-DFBT (
a28
)
5.3
3.5
133
Journal of Materials Chemistry C
Review
Open Access Article. Published on 22 December 2020. Downloaded on 5/17/2022 7:03:18 PM. 
This article is licensed under a 
Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.