Asymmetric electron acceptor enables highly luminescent organic solar cells with certified efficiency over 18%

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作者
Chengliang He,Zeng Chen,Tonghui Wang,Ziqiu Shen,Yaokai Li,Jiadong Zhou,Jianwei Yu,Huiyu Fang,Yuhao Li,Shuixing Li,Xinhui Lu,Wei Ma,Feng Gao,Zengqi Xie,Veaceslav Coropceanu,Haiming Zhu,Jean‐Luc Brédas,Lijian Zuo,Hongzheng Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:13 (1) 被引量:193
标识
DOI:10.1038/s41467-022-30225-7
摘要

Enhancing the luminescence property without sacrificing the charge collection is one key to high-performance organic solar cells (OSCs), while limited by the severe non-radiative charge recombination. Here, we demonstrate efficient OSCs with high luminescence via the design and synthesis of an asymmetric non-fullerene acceptor, BO-5Cl. Blending BO-5Cl with the PM6 donor leads to a record-high electroluminescence external quantum efficiency of 0.1%, which results in a low non-radiative voltage loss of 0.178 eV and a power conversion efficiency (PCE) over 15%. Importantly, incorporating BO-5Cl as the third component into a widely-studied donor:acceptor (D:A) blend, PM6:BO-4Cl, allows device displaying a high certified PCE of 18.2%. Our joint experimental and theoretical studies unveil that more diverse D:A interfacial conformations formed by asymmetric acceptor induce optimized blend interfacial energetics, which contributes to the improved device performance via balancing charge generation and recombination.

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