Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF) Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds.

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Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF) Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds.

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Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF) Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. RH(E)IN-SOLAR Material Developments for OPV Thomas HEISER

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Rh(e)in-solar consortium Material Synthesis Advanced Characterisation & Modelling Solar cells and modules From molecular synthesis to roll-to-roll processing of OPV modules

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials for Organic Solar Cells Materials investigated within Rhein-Solar < 1 µm

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer target properties Active layer Light harvesting : Energy Bandgap Si solar cell * *O. Semonin (DOI: / )

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Light harvesting : Energy Bandgap Si solar cell * *O. Semonin (DOI: / ) Shockley-Queisser limit Target E g : 1 – 1,5 eV Active layer target properties Target zone

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Light harvesting : Donor-Acceptor Interface *E. Verploegen Adv.Fun.Mat 2010 Interface Energetics and D & A domain morphology are critical for charge generation and transport Interface Energetics and D & A domain morphology are critical for charge generation and transport drives charge generation (exciton dissociation) Active layer target properties

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Power conversion efficiency : Effective bandgap * * G. Dennler et al. Adv. Mat Minimum ΔE LUMO,HOMO 0.3 eV V OC with E g eff Minimum ΔE LUMO,HOMO 0.3 eV V OC with E g eff * Active layer target properties

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer * G. Dennler et al. Adv. Mat Theoretical conversion efficiency Efficiencies above 10% are possible Efficiencies above 10% are possible * Power conversion efficiency : perspectives Active layer target properties FF: 65% EQE: 65%

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Chemical stability in air : Ionisation potential No oxydation in air if HOMO level below - 5 eV Active layer target properties

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Thermal stability : D/A morphology Macrophase separation reduces D/A interface and needs to be avoided Active layer target properties

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Active layer Target electronic and physical properties Bandgap between 1 and 1.5 eV D/A couple with highest effective band-gap and driving force for exciton dissociation D material with ionisation potential above 5 eV Optimal and thermally stable nano-morphology Good charge transport Bandgap between 1 and 1.5 eV D/A couple with highest effective band-gap and driving force for exciton dissociation D material with ionisation potential above 5 eV Optimal and thermally stable nano-morphology Good charge transport Active layer target properties

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer Material categories I. Low-bandgap electron donor polymers I. Electron donor molecular dyes I. D-A co-oligomers for single- component devices I. Low-bandgap electron donor polymers I. Electron donor molecular dyes I. D-A co-oligomers for single- component devices Energy level engineering Morphology control

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer Method : : electron rich unit controls HOMO level : electron poor unit controls LUMO level a a a a a a d d d d d d LUMO HOMO d-a copolymers Allows controlled HOMO/LUMO level engineering I. Low bandgap electron-donor polymers L. Biniek,C. Chochos, N. Leclerc // P. Lévêque, R. Bechara, S. Fall, T. Heiser // D. Anokhin, D. Ivanov a a d d

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer Recent example : d d a a R L. Biniek et al. Macromolecules 2010, 43, 9779 I. Low bandgap electron-donor polymers

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer Best performance Optimum combination of key parameters I. Low bandgap electron-donor polymers

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer E g = 1.6eV HOMO = -5,04 eV V oc =0.66V Measured PCE : 3,7% Theor. PCE : 5-6% E g = 1.6eV HOMO = -5,04 eV V oc =0.66V Measured PCE : 3,7% Theor. PCE : 5-6% L. Biniek et al. Org. Electronics 13(2012)114 I. Low bandgap electron-donor polymers D A

Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer Recent example: Soluble Bodipy-based molecular semiconductors Variable alkyl substituants Variable substituants Variable building blocks Very high extinction coefficient Chemically stable Fast synthesis Low Energy-gap Easy functionalization Very high extinction coefficient Chemically stable Fast synthesis Low Energy-gap Easy functionalization II. Electron-donor molecular dyes T. Bura et al. JACS 2012 T. Bura, S. Rihn, A. Mirloup, R. Ziessel // N. Leclerc // P. Lévêque, R. Bechara, S. Fall, T. Heiser

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Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Materials developed within Rh(e)in-Solar Active layer TB2 V oc =0.7V Measured PCE : 4,7% E g = 1.45eV HOMO = -5,3 eV ΔLUMO = 0,25 eV V oc =0.7V Measured PCE : 4,7% E g = 1.45eV HOMO = -5,3 eV ΔLUMO = 0,25 eV Further improvement possible II. Electron-donor molecular dyes TB2/PCBM Theoretical PCE : 10 % !

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Ce projet est co-financé par l'European Regional Development Fund (ERDF). Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Dépasser les frontières : projet après projet. Der Oberrhein wächst zusammen, mit jedem Projekt. Acknowledgments Chemistry Laure Biniek, Christos Chochos, Helena Zarabova, Nicolas Leclerc Thomas Bura, Sandra Rihn, Antoine Mirloup, Raymond Ziessel Pierre-Olivier Schwartz, Stephane Mery Patrick Lévêque, Rony Bechara Markus Kohlstaedt Ton Offermans Characterization Martin Brinkmann Denis Anokhin, Dimitri Ivanov Thomas Roland, Alexandre Cheminal, Stefan Haacke Sadiara Fall Devices

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