A Fluorinated Imide‐Functionalized Arene Enabling a Wide Bandgap Polymer Donor for Record‐Efficiency All‐Polymer Solar Cells

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作者
Mingwei An,Qian Liu,Sang Young Jeong,Bin Liu,Enmin Huang,Qiming Liang,Henan Li,Guangye Zhang,Han Young Woo,Li Niu,Xugang Guo,Huiliang Sun
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (47): e202410498-e202410498 被引量:26
标识
DOI:10.1002/anie.202410498
摘要

All-polymer solar cells (all-PSCs) present compelling advantages for commercial applications, including mechanical durability and optical and thermal stability. However, progress in developing high-performance polymer donors has trailed behind the emergence of excellent polymer acceptors. In this study, we report a new electron-deficient arene, fluorinated bithiophene imide (F-BTI) and its polymer donor SA1, in which two fluorine atoms are introduced at the outer β-positions in the thiophene rings of BTI to fine-tune the energy levels and aggregation of the resulting polymers. SA1 exhibits a deep HOMO level of -5.51 eV, a wide bandgap of 1.81 eV and suitable miscibility with the polymer acceptor. Polymer chains incorporating F-BTI result in a highly ordered π-π stacking and favorable phase-separated morphology within the all-polymer active layer. Thus, SA1 : PY-IT-based all-PSCs exhibit an efficiency of 16.31 % with excellent stability, which is further enhanced to a record value of 19.33 % (certified: 19.17 %) by constructing ternary device. This work demonstrates that F-BTI offers an effective route for developing new polymer materials with improved optoelectronic properties, and the emergence of F-BTI will change the scenario in terms of developing polymer donor for high-performance and stable all-PSCs.
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