Cross-Conjugated n-Dopable Aromatic Polyketone

This paper describes the synthesis and characterization of a high molecular weight cross-conjugated polyketone synthesized via scalable Friedel Crafts chemistry. Cross-conjugated polyketones are precursors to conjugated polyions; they become orders of magnitude more conductive after a two-electron reduction and demonstrate reversible spinless doping upon protonation with acids. Cross-conjugated polyketones are a new polymer platform that possess the same optoelectronic tunability as conventional polymers but with excellent thermal and oxidative stability. We constructed a proof-of-concept organic light-emitting diode device and demonstrate that a cross-conjugated polyketone can be successfully used as an n-dopable semiconducting material

Device physics of polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells

Aan de toenemende energiebehoefte kan worden voldaan door energie op te wekken uit zonlicht; organische zonnecellen bieden de mogelijkheid om dit op een goedkope en duurzame voor elkaar te krijgen. De efficiëntie van organische zonnecellen die bestaan uit een mengsel van een geconjugeerd polymeer (donor) en een fullereen derivaat (acceptor) is zeer gevoelig voor de morfologie van de actieve laag. In het eerste deel van dit proefschrift wordt een relatie tussen de morfologie en de efficiëntie opgesteld. De elektronische eigenschappen en de morfologie van verschillende organische zonnecellen worden experimenteel bepaald; de resultaten dienen vervolgens als invoer voor een model dat de uitgangsstroom van de zonnecel bepaald. Vervolgens laat dit werk zien hoe de verhouding tussen recombinatie- en extractiesnelheden van ladingsdragers verantwoordelijk is voor de grootte van de vulfactor van een organische zonnecel. De vulfactor is een van de bepalende parameters voor de efficiëntie van zonnecellen. Dit proefschrift laat zien waarom de vulfactor van organische zonnecellen zo gevoelig is voor veranderingen van de actieve laagdikte, licht intensiteit en materiaaleigenschappen. Tenslotte wordt de stabiliteit van polymeer:fullereen mengsels behandeld. Waarbij vooral de UV-geïnduceerde verslechtering van PTB7:[70]PCBM mengsels in een inerte omgeving is bestudeerd. Het wordt aangetoond dat het elektronentransport vermindert onder invloed van UV-licht en dat deze verslechtering alleen plaatsvind wanneer beide materialen worden blootgesteld aan UV-licht

The Effect of Large Compositional Inhomogeneities on the Performance of Organic Solar Cells:A Numerical Study

The power conversion efficiency of solar cells based on a conjugated polymer (donor) and a fullerene derivative (acceptor) is very sensitive to the morphology of the active layer. One detrimental feature, which is often encountered in non-optimal morphologies, is the occurrence of fullerene blobs in a finely mixed matrix containing both donor and acceptor material. Here, the effects of such fullerene blobs are studied in detail with a three-dimensional drift-diffusion model. It includes the effects of exciton diffusion and quenching; space-charge; recombination, generation, drift and diffusion of charge carriers; and the injection/extraction of carriers at the contacts. The influence of blob size and shape, and matrix composition are quantified. The latter has the strongest effect on the overall efficiency, as most of the current is transported through the mixed phase. The total current flowing out of the solar cell can be split up in a part which comes from the interfacial region between the acceptor phase and the mixed phase, and a part that stems from the mixed phase itself. Depending on the bias voltage and the morphology, one or the other contribution is dominant. Finally, it is shown how both contributions can be computed with a simple one-dimensional drift-diffusion simulator