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Steady Enhancement in Photovoltaic Properties of Fluorine Functionalized Quinoxaline-Based Narrow Bandgap Polymer

机译：氟官能化喹喔啉基窄带隙聚合物光伏性能的稳定增强

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摘要

To investigate the influence of fluoride phenyl side-chains onto a quinoxaline (Qx) unit on the photovoltaic performance of the narrow bandgap (NBG) photovoltaic polymers, herein, two novel NBG copolymers, >PBDTT-DTQx and >PBDTT-DTmFQx, were synthesized and characterized. 2-ethylhexylthiothiophene-substituted benzodithiophene (BDTT), 2,3-diphenylquinoxaline (DQx) [or 2,3-bis(3-fluorophenyl)quinoxaline (DmFQx)] and 2-ethylhexylthiophene (T) were used as the electron donor (D) unit, electron-withdrawing acceptor (A) unit and π-bridge, respectively. Compared to non-fluorine substituted >PBDTT-DTQx, fluoride >PBDTT-DTmFQx exhibited a wide UV-Vis absorption spectrum and high hole mobility. An enhanced short-circuit current (Jsc) and fill factor (FF) simultaneously gave rise to favorable efficiencies in the polymer/PC71BM-based polymer solar cells (PSCs). Under the illumination of AM 1.5G (100 mW cm−2), a maximum power conversion efficiency (PCE) of 6.40% was achieved with an open-circuit voltage (Voc) of 0.87 V, a Jsc of 12.0 mA cm−2 and a FF of 61.45% in >PBDTT-DTmFQx/PC71BM-based PSCs, while >PBDTT-DTQx-based devices also exhibited a PCE of 5.43%. The excellent results obtained demonstrate that >PBDTT-DTmFQx by fluorine atom engineering could be a promising candidate for organic photovoltaics.
机译：为了研究氟苯基侧链在喹喔啉（Qx）单元上对窄带隙（NBG）光伏聚合物的光伏性能的影响，在本文中，使用了两种新型NBG共聚物> PBDTT-DTQx 和<对strong> PBDTT-DTmFQx 进行了合成和表征。使用2-乙基己基噻吩基取代的苯并二噻吩（BDTT），2,3-二苯基喹喔啉（DQx）[或2,3-双（3-氟苯基）喹喔啉（DmFQx）]和2-乙基己基噻吩（T）作为电子给体（D ）单元，吸电子受体（A）单元和π桥。与非氟取代的> PBDTT-DTQx 相比，氟化物> PBDTT-DTmFQx 表现出较宽的UV-Vis吸收光谱和高空穴迁移率。短路电流（Jsc）和填充因子（FF）的提高同时提高了基于聚合物/ PC71BM的聚合物太阳能电池（PSC）的效率。在AM 1.5G（100 mW cm −2 ）的照明下，开路电压（Voc）为0.87 V（Jsc）时，最大功率转换效率（PCE）为6.40％基于> PBDTT-DTmFQx / PC71BM的PSC，而基于> PBDTT-DTQx 的设备中的12.0 mA cm −2 和FF的61.45％还表现出5.43％的PCE。优异的结果表明，氟原子工程学的> PBDTT-DTmFQx 可能是有机光伏的有希望的候选者。

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