We report on the application of solution-based p-type electrical doping using 12-molybdophosphoric acid hydrate (PMA) to the fabrication of organic tandem solar cells. Such a doping approach leads to a spatially confined vertical doping profile down to a limited depth from the surface of polymer films, thus allowing the hole-collecting component of the charge recombination stack to be embedded in the photoactive layer of the bottom sub-cell. This simplifies the device architecture by removing the need for an extra dedicated hole-collecting layer. It is shown that this novel charge recombination stack comprising a PMA-doped bottom photoactive layer and a trilayer of Ag/AZO/PEIE is compatible with a solution-processed top photoactive layer. The fabricated inverted organic tandem solar cells exhibit an open-circuit voltage that is close to the sum of the open-circuit voltages of the individual sub-cells, and a fill factor that is close to the better fill factor of the two sub-cells.

1.
C.
Liu
,
C.
Xiao
,
C.
Xie
, and
W.
Li
,
Nano Energy
89
,
106399
(
2021
).
2.
Z.
Hu
,
J.
Wang
,
X.
Ma
,
J.
Gao
,
C.
Xu
,
K.
Yang
,
Z.
Wang
,
J.
Zhang
, and
F.
Zhang
,
Nano Energy
78
,
105376
(
2020
).
3.
R.
Søndergaard
,
M.
Hösel
,
D.
Angmo
,
T. T.
Larsen-Olsen
, and
F. C.
Krebs
,
Mater. Today
15
(
1
),
36
49
(
2012
).
4.
L. W. T.
Ng
,
S. W.
Lee
,
D. W.
Chang
,
J. M.
Hodgkiss
, and
D.
Vak
,
Adv. Mater. Technol.
7
(
10
),
2101556
(
2022
).
5.
P.
Cheng
,
G.
Li
,
X.
Zhan
, and
Y.
Yang
,
Nat. Photonics
12
(
3
),
131
142
(
2018
).
6.
P.
Bi
,
S.
Zhang
,
J.
Wang
,
J.
Ren
, and
J.
Hou
,
Chin. J. Chem.
39
(
9
),
2607
2625
(
2021
).
7.
D.
Luo
,
W.
Jang
,
D. D.
Babu
,
M. S.
Kim
,
D. H.
Wang
, and
A. K. K.
Kyaw
,
J. Mater. Chem. A
10
(
7
),
3255
3295
(
2022
).
8.
K.
Chong
,
X.
Xu
,
H.
Meng
,
J.
Xue
,
L.
Yu
,
W.
Ma
, and
Q.
Peng
,
Adv. Mater.
34
(
13
),
2109516
(
2022
).
9.
R.
Sun
,
Y.
Wu
,
X.
Yang
,
Y.
Gao
,
Z.
Chen
,
K.
Li
,
J.
Qiao
,
T.
Wang
,
J.
Guo
,
C.
Liu
,
X.
Hao
,
H.
Zhu
, and
J.
Min
,
Adv. Mater.
34
(
26
),
2110147
(
2022
).
10.
C.
He
,
Y.
Pan
,
Y.
Ouyang
,
Q.
Shen
,
Y.
Gao
,
K.
Yan
,
J.
Fang
,
Y.
Chen
,
C.-Q.
Ma
,
J.
Min
,
C.
Zhang
,
L.
Zuo
, and
H.
Chen
,
Energy Environ. Sci.
15
(
6
),
2537
2544
(
2022
).
11.
L.
Zhu
,
M.
Zhang
,
J.
Xu
,
C.
Li
,
J.
Yan
,
G.
Zhou
,
W.
Zhong
,
T.
Hao
,
J.
Song
,
X.
Xue
,
Z.
Zhou
,
R.
Zeng
,
H.
Zhu
,
C.-C.
Chen
,
R. C. I.
MacKenzie
,
Y.
Zou
,
J.
Nelson
,
Y.
Zhang
,
Y.
Sun
, and
F.
Liu
,
Nat. Mater.
21
(
6
),
656
663
(
2022
).
12.
J.
Gao
,
N.
Yu
,
Z.
Chen
,
Y.
Wei
,
C.
Li
,
T.
Liu
,
X.
Gu
,
J.
Zhang
,
Z.
Wei
,
Z.
Tang
,
X.
Hao
,
F.
Zhang
,
X.
Zhang
, and
H.
Huang
,
Adv. Sci.
9
(
30
),
2203606
(
2022
).
13.
Z.
Zheng
,
J.
Wang
,
P.
Bi
,
J.
Ren
,
Y.
Wang
,
Y.
Yang
,
X.
Liu
,
S.
Zhang
, and
J.
Hou
,
Joule
6
(
1
),
171
184
(
2022
).
14.
J.
Drechsel
,
B.
Männig
,
F.
Kozlowski
,
M.
Pfeiffer
,
K.
Leo
, and
H.
Hoppe
,
Appl. Phys. Lett.
86
(
24
),
244102
(
2005
).
15.
R.
Timmreck
,
S.
Olthof
,
K.
Leo
, and
M. K.
Riede
,
J. Appl. Phys.
108
(
3
),
033108
(
2010
).
16.
K.
Walzer
,
B.
Maennig
,
M.
Pfeiffer
, and
K.
Leo
,
Chem. Rev.
107
(
4
),
1233
1271
(
2007
).
17.
C.-H.
Chou
,
W. L.
Kwan
,
Z.
Hong
,
L.-M.
Chen
, and
Y.
Yang
,
Adv. Mater.
23
(
10
),
1282
1286
(
2011
).
18.
L.
Zuo
,
C.-Y.
Chang
,
C.-C.
Chueh
,
S.
Zhang
,
H.
Li
,
A. K. Y.
Jen
, and
H.
Chen
,
Energy Environ. Sci.
8
(
6
),
1712
1718
(
2015
).
19.
L.
Dou
,
J.
You
,
J.
Yang
,
C.-C.
Chen
,
Y.
He
,
S.
Murase
,
T.
Moriarty
,
K.
Emery
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Nat. Photonics
6
(
3
),
180
185
(
2012
).
20.
J.
You
,
L.
Dou
,
K.
Yoshimura
,
T.
Kato
,
K.
Ohya
,
T.
Moriarty
,
K.
Emery
,
C.-C.
Chen
,
J.
Gao
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Nat. Commun.
4
(
1
),
1446
(
2013
).
21.
Y.
Zhou
,
C.
Fuentes-Hernandez
,
J. W.
Shim
,
T. M.
Khan
, and
B.
Kippelen
,
Energy Environ. Sci.
5
(
12
),
9827
9832
(
2012
).
22.
A.
Hadipour
,
B.
de Boer
,
J.
Wildeman
,
F. B.
Kooistra
,
J. C.
Hummelen
,
M. G. R.
Turbiez
,
M. M.
Wienk
,
R. A. J.
Janssen
, and
P. W. M.
Blom
,
Adv. Funct. Mater.
16
(
14
),
1897
1903
(
2006
).
23.
D. W.
Zhao
,
X. W.
Sun
,
C. Y.
Jiang
,
A. K. K.
Kyaw
,
G. Q.
Lo
, and
D. L.
Kwong
,
Appl. Phys. Lett.
93
(
8
),
083305
(
2008
).
24.
J. Y.
Kim
,
K.
Lee
,
N. E.
Coates
,
D.
Moses
,
T.-Q.
Nguyen
,
M.
Dante
, and
A. J.
Heeger
,
Science
317
(
5835
),
222
, (
2007
).
25.
J.
Gilot
,
M. M.
Wienk
, and
R. A. J.
Janssen
,
Appl. Phys. Lett.
90
(
14
),
143512
(
2007
).
26.
H.
Kang
,
S.
Kee
,
K.
Yu
,
J.
Lee
,
G.
Kim
,
J.
Kim
,
J.-R.
Kim
,
J.
Kong
, and
K.
Lee
,
Adv. Mater.
27
(
8
),
1408
1413
(
2015
).
27.
J.
Lee
,
H.
Kang
,
S.
Kee
,
S. H.
Lee
,
S. Y.
Jeong
,
G.
Kim
,
J.
Kim
,
S.
Hong
,
H.
Back
, and
K.
Lee
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
(
9
),
6144
6151
(
2016
).
28.
V. A.
Kolesov
,
C.
Fuentes-Hernandez
,
W.-F.
Chou
,
N.
Aizawa
,
F. A.
Larrain
,
M.
Wang
,
A.
Perrotta
,
S.
Choi
,
S.
Graham
,
G. C.
Bazan
,
T.-Q.
Nguyen
,
S. R.
Marder
, and
B.
Kippelen
,
Nat. Mater.
16
(
4
),
474
480
(
2017
).
29.
F. A.
Larrain
,
C.
Fuentes-Hernandez
,
W.-F.
Chou
,
V. A.
Rodriguez-Toro
,
T.-Y.
Huang
,
M. F.
Toney
, and
B.
Kippelen
,
Energy Environ. Sci.
11
(
8
),
2216
2224
(
2018
).
30.
Y.
Zhou
,
C.
Fuentes-Hernandez
,
J.
Shim
,
J.
Meyer
,
A. J.
Giordano
,
H.
Li
,
P.
Winget
,
T.
Papadopoulos
,
H.
Cheun
,
J.
Kim
,
M.
Fenoll
,
A.
Dindar
,
W.
Haske
,
E.
Najafabadi
,
T. M.
Khan
,
H.
Sojoudi
,
S.
Barlow
,
S.
Graham
,
J.-L.
Brédas
,
S. R.
Marder
,
A.
Kahn
, and
B.
Kippelen
,
Science
336
(
6079
),
327
332
, (
2012
).
31.
A. K. K.
Kyaw
,
D. H.
Wang
,
V.
Gupta
,
J.
Zhang
,
S.
Chand
,
G. C.
Bazan
, and
A. J.
Heeger
,
Adv. Mater.
25
(
17
),
2397
2402
(
2013
).
32.
S.
Sista
,
Z.
Hong
,
L.-M.
Chen
, and
Y.
Yang
,
Energy Environ. Sci.
4
(
5
),
1606
1620
(
2011
).
33.
J.
Yang
,
R.
Zhu
,
Z.
Hong
,
Y.
He
,
A.
Kumar
,
Y.
Li
, and
Y.
Yang
,
Adv. Mater.
23
(
30
),
3465
3470
(
2011
).
34.
C.-W.
Chu
,
H.
Yang
,
W.-J.
Hou
,
J.
Huang
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
92
(
10
),
103306
(
2008
).
35.
L.
Hu
,
Y.
Liu
,
L.
Mao
,
S.
Xiong
,
L.
Sun
,
N.
Zhao
,
F.
Qin
,
Y.
Jiang
, and
Y.
Zhou
,
J. Mater. Chem. A
6
(
5
),
2273
2278
(
2018
).
36.
S.
Xiong
,
L.
Hu
,
L.
Hu
,
L.
Sun
,
F.
Qin
,
X.
Liu
,
M.
Fahlman
, and
Y.
Zhou
,
Adv. Mater.
31
(
22
),
1806616
(
2019
).
37.
F. A.
Larrain
,
C.
Fuentes-Hernandez
,
Y.-C.
Chang
,
V. A.
Rodriguez-Toro
,
S.
Abraham
, and
B.
Kippelen
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
13
(
19
),
23260
23267
(
2021
).
38.
L.
Hu
,
W.
You
,
L.
Sun
,
S.
Yu
,
M.
Yang
,
H.
Wang
,
Z.
Li
, and
Y.
Zhou
,
Chem. Commun.
57
(
21
),
2689
2692
(
2021
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.