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Doping Strategies for Tetrasubstituted Paracyclophane Hole Transport Layers in Perovskite Solar Cells

Schulz, Alexander Deniz ORCID iD icon 1,2; Otterbach, Steffen Andreas 3; Tappert, Henrik 3; Elsing, David 4; Wenzel, Wolfgang 4; Kozlowska, Mariana ORCID iD icon 4; Bräse, Stefan 2,3,5; Colsmann, Alexander ORCID iD icon 1,2; Röhm, Holger ORCID iD icon 1,2
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Materialwissenschaftliches Zentrum für Energiesysteme (MZE), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Organische Chemie (IOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Because of its excellent hole conductivity, p-doped 2,2′7,7′-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)-9,9′-spiro-bifluorene (spiro-MeOTAD) is commonly deployed for hole transport in organic metal halide perovskite solar cells, but its rather expensive synthesis prompts the research for alternatives. In this work, tetrasubstituted [2.2]paracyclophanes (PCPs) are synthesized and investigated for replacing spiro-MeOTAD. To enhance their conductivity, different doping strategies are followed. Best conductivities are achieved by doping PCP thin films with tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine) cobalt(III) tris(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) (FK209), matching the conductivity of state-of-the-art p-doped spiro-MeOTAD. Best performance in solar cells is leveraged by doping PCPs with the co-dopants lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) and 4-tert-butylpyridine (tBP) which are also used to p-dope spiro-MeOTAD thin films in solar cells. Yet, the thermal device stability is maximized upon doping PCPs with FK209 and 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F$_4$ TCNQ).


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000171710
Veröffentlicht am 20.06.2024
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für Organische Chemie (IOC)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Materialwissenschaftliches Zentrum für Energiesysteme (MZE)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1616-301X, 1057-9257, 1099-0712, 1616-3028
KITopen-ID: 1000171710
Erschienen in Advanced Functional Materials
Verlag Wiley-VCH Verlag
Seiten Art.-Nr.: 2402110
Vorab online veröffentlicht am 23.05.2024
Nachgewiesen in Scopus
Dimensions
Web of Science
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