The Effect of Silicon Substitution in Indacenodithiophene‐Based A2‐A1‐D‐A1‐A2‐Type Nonfullerene Acceptors on the Performance of High‐Voltage Organic Solar Cells

有机太阳能电池 堆积 开路电压 带隙 材料科学 化学 电压 光电子学 聚合物 电气工程 有机化学 工程类 复合材料
作者
Tingting Dai,Mengzhen Du,Helin Wang,Xianda Li,Zehua He,Yuhan Meng,Fu Yang,Ailing Tang,Yanfang Geng,Erjun Zhou
出处
期刊:Solar RRL [Wiley]
卷期号:6 (11) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/solr.202200750
摘要

In recent years, the organic solar cells (OSCs) research hotspot is the modification of end groups and alkyl side chains of A‐DA’D‐A‐type nonfullerene acceptors (NFAs). However, the development of novel NFAs by changing the different bridged atom substitution of the central core is lagging behind. Herein, two wide‐bandgap A 2 ‐A 1 ‐D‐A 1 ‐A 2 ‐type NFAs with different central cores, namely BTA501 and BTA502, are developed to improve the photovoltaic performance of high‐voltage OSCs. BTA501 adopted an indacenodithiophene (IDT) core, whereas BTA502 applied a silaindacenodithiophene (SiIDT) core. Expectedly, the SiIDT‐based BTA502 exhibits a higher lowest unoccupied molecular orbital level and wider bandgap than BTA501, which thus enhances the open‐circuit voltage ( V OC ) but slightly decreases the short‐circuit current density ( J SC ) of OSCs. Moreover, the stronger self‐aggregation characteristics and weaker π–π stacking of BTA502 severely affect the exciton dissociation and charge transport. When blended with two classic p ‐type polymers J52‐F and PTB7‐Th, both combinations based on BTA502 exhibit inferior device performance compared with BTA501. Excitingly, the device of J52‐F: BTA501 achieves a V OC of 1.037 V with a power conversion efficiency of 11.82% and a J SC of 15.89 mA cm −2 , which are among the highest values for high‐voltage OSCs with V OC above 1.0 V.

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