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Naphthalene diimide-based random terpolymer for efficient all-polymer solar cells with high open circuit voltage

材料科学 结晶度 接受者 聚合物 聚合物太阳能电池 开路电压 能量转换效率 共聚物 二亚胺 化学工程 高分子化学 光电子学 有机化学 电压 化学 分子 复合材料 电气工程 工程类 物理 凝聚态物理
作者
Tao Zhang,Mingyu Lu,Wen Wang,Wei Lv,Jianyu Cui,Wenhuai Feng,Qidan Ling
出处
期刊:Dyes and Pigments [Elsevier BV]
卷期号:146: 169-177 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.dyepig.2017.07.007
摘要

A series of naphthalene diimide (NDI)-based random terpolymers x-NDI as polymer acceptors were synthesized with variation of T-NDI/Se-NDI ratios in polymers, which x-NDI were composed of naphthalene diimide with an octyldodecyl branched chain acceptor units and randomly distributed thiophene (T) and selenophene (Se) donor units. Meanwhile, the reference alternating copolymers (P(NDI2OD-T) and P(NDI2OD-Se)) were synthesized. The structure-property relationships of the random terpolymers were systematically studied. The effects of T-NDI/Se-NDI ratios on the absorption, energy levels, crystallinity, film morphology, charge transport and photovoltaic performance of the fabricated polymer solar cells were investigated. The acceptor 0.5-NDI with proper crystallinity was fully miscible with the chosen donor polymer PBDT(T)TPD, and formed the nanostructured blend. Compared to that of PBDT(T)TPD/P(NDI2OD-T) or PBDT(T)TPD/P(NDI2OD-Se) solar cells, the PBDT(T)TPD/0.5-NDI solar cells exhibited an improved short-circuit current density (Jsc) of 9.1 mA/cm2, a high open circuit voltage (Voc) of 1.05 V and enhanced power conversion efficiency (PCE) of 5.4%. Our work demonstrates that the development of random terpolymers is a simple and effective method to obtain polymer acceptor matching with the chosen polymer donor leading to efficient PSCs.
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