Improved Molecular Ordering in a Ternary Blend Enables All‐Polymer Solar Cells over 18% Efficiency

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作者
Yunhao Cai,Cong Xie,Qian Li,Chunhui Liu,Jiaxin Gao,Min Hun Jee,Jiawei Qiao,Yun Li,Jiali Song,Xiaotao Hao,Han Young Woo,Zheng Tang,Yinhua Zhou,Chunfeng Zhang,Hui Huang,Yanming Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (8) 被引量:71
标识
DOI:10.1002/adma.202208165
摘要

Although all-polymer solar cells (all-PSCs) show great commercialization prospects, their power conversion efficiencies (PCEs) still fall behind their small molecule acceptor-based counterparts. In all-polymer blends, the optimized morphology and high molecular ordering are difficult to achieve since there is troublesome competition between the crystallinity of the polymer donor and acceptor during the film-formation process. Therefore, it is challenging to improve the performance of all-PSCs. Herein, a ternary strategy is adopted to modulate the morphology and the molecular crystallinity of an all-polymer blend, in which PM6:PY-82 is selected as the host blend and PY-DT is employed as a guest component. Benefiting from the favorable miscibility of the two acceptors and the higher regularity of PY-DT, the ternary matrix features a well-defined fibrillar morphology and improved molecular ordering. Consequently, the champion PM6:PY-82:PY-DT device produces a record-high PCE of 18.03%, with simultaneously improved open-circuit voltage, short-circuit current and fill factor in comparison with the binary devices. High-performance large-area (1 cm2 ) and thick-film (300 nm) all-PSCs are also successfully fabricated with PCEs of 16.35% and 15.70%, respectively.Moreover, 16.5 cm2 organic solar module affords an encouraging PCE of 13.84% when using the non-halogenated solvent , showing the great potential of "Lab-to-Fab" transition of all-PSCs.
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