Near‐Infrared Small Molecule Acceptor Enabled High‐Performance Nonfullerene Polymer Solar Cells with Over 13% Efficiency

材料科学 能量转换效率 聚合物太阳能电池 接受者 小分子 聚合物 吸收(声学) 光电子学 有机太阳能电池 结晶 化学工程 化学 复合材料 工程类 物理 生物化学 凝聚态物理
作者
Wei Gao,Tao Liu,Ruijie Ming,Zhenghui Luo,Kailong Wu,Lin Zhang,Jingming Xin,Dongjun Xie,Guangye Zhang,Wei Ma,He Yan,Chuluo Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:28 (31) 被引量:80
标识
DOI:10.1002/adfm.201803128
摘要

Abstract One of the most promising approaches to achieve high‐performance polymer solar cells (PSCs) is to develop nonfullerene small molecule acceptors (SMAs) with an absorption extending to the near‐infrared (NIR) region. In this work, two novel SMAs, namely, BTTIC and BTOIC, are designed and synthesized, with optical bandgaps ( E g opt ) of 1.47 and 1.39 eV, respectively. Desipte the narrow E g opt , the PBDB‐T:BTTIC‐ and PBDB‐T:BTOIC‐based PSCs can maintain high V OC s of over 0.90 and 0.86 V, respectively, with low energy losses ( E loss ) < 0.6 eV. Meanwhile, due to the favorable morphology of the PBDB‐T:BTTIC blend, balanced carrier mobilities are achieved. The high external quantum efficiencies enable a high power conversion efficiency (PCE) up to 13.18% for the PBDB‐T:BTTIC‐based PSCs. In comparison, BTOIC shows an excessive crystallization propensity owing to its oxyalkyl side groups, which eventually leads to a relatively low PCE for the PBDB‐T:BTOIC‐based PSCs. Overall, this work provides insights into the design of novel NIR‐absorbing SMAs for nonfullerene PSCs.

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