Bifunctionally Driven Organic Photonic Conversion Devices Facilitated by Minimalistic Synthesis‐Based Interfacial Energetic Alignment

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作者
Seunghyun Oh,Hee Chun Kim,Ji Hyeon Lee,Tae Hyuk Kim,Oh‐Hyun Kwon,Eun Soo Shim,Hyungju Ahn,Jea Woong Jo,Jae Won Shim
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (1): e12209-e12209 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adma.202512209
摘要

Bifunctional integration of indoor organic photovoltaics (OPVs) and photodetectors (OPDs) faces fundamental challenges because of incompatible interfacial thermodynamics: indoor OPVs require unimpeded charge extraction under low-light conditions (200-1000 lx), whereas OPDs require stringent suppression of noise current. Conventional hole transport layers (HTLs) fail to satisfy these opposing charge-dynamic requirements concurrently with commercial practicality (large-area uniformity, photostability, and cost-effective manufacturability). This study introduces benzene-phosphonic acid (BPA)-a minimalist self-assembled monolayer (SAM)-based HTL with a benzene core and phosphonic acid anchoring group-enabling cost-effective synthesis and excellent ITO interfacial properties such as energy alignment, uniform monolayer, and stability. This molecular design resolves core limitations and achieves high indoor OPV efficiency (28.6% PCE at 1000 lx LED 2700 K), maintains 93% PCE retention when scaled by ≈220× area, and delivers competitive self-powered (V = 0 V) OPD performance (noise equivalent power = 584 fW at bandwidth = 1 Hz and wavelength = 730 nm; 3 dB frequency = 103 kHz). Simplified synthesis of BPA reduces production costs by 720% ($0.042 cm-2) and achieves 9× higher power-per-cost ratio (19.25 mW∙$-1) relative to its counterpart SAM. Synergy between performance and commercial practicality positions BPA-HTL as a transformative enabler for self-powered IoT and wearable optoelectronics.
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