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Thieno[3,4-c]Pyrrole-4,6-Dione-Based Polymer Acceptors for High Open-Circuit Voltage All-Polymer Solar Cells

机译：用于高开路电压全聚合物太阳能电池的基于Thieno [3,4-c]吡咯-4,6-Dione的聚合物受体

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While polymer acceptors are promising fullerene alternatives in the fabrication of efficient bulk heterojunction (BHJ) solar cells, the range of efficient material systems relevant to the "all-polymer" BHJ concept remains narrow, and currently limits the perspectives to meet the 10% efficiency threshold in all-polymer solar cells. This report examines two polymer acceptor analogs composed of thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione (TPD) and 3,4-difluorothiophene ([2F]T) motifs, and their BHJ solar cell performance pattern with a low-bandgap polymer donor commonly used with fullerenes (PBDT-TS1; taken as a model system). In this material set, the introduction of a third electron-deficient motif, namely 2,1,3-benzothiadiazole (BT), is shown to (i) significantly narrow the optical gap (E-opt) of the corresponding polymer (by approximate to 0.2 eV) and (ii) improve the electron mobility of the polymer by over two orders of magnitude in BHJ solar cells. In turn, the narrow-gap P2TPDBT[2F]T analog (E-opt = 1.7 eV) used as fullerene alternative yields high open-circuit voltages (V-OC) of approximate to 1.0 V, notable short-circuit current values (J(SC)) of approximate to 11.0 mA cm(-2), and power conversion efficiencies (PCEs) nearing 5% in all-polymer BHJ solar cells. P2TPDBT[2F]T paves the way to a new, promising class of polymer acceptor candidates.
机译：尽管聚合物受体在制造高效体异质结（BHJ）太阳能电池方面有望成为富勒烯的替代品，但与“全聚合物” BHJ概念相关的高效材料系统的范围仍然狭窄，目前限制了满足10％效率的观点全聚合物太阳能电池的阈值。本报告研究了由噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮（TPD）和3,4-二氟噻吩（[2F] T）基序组成的两个聚合物受体类似物，以及它们的BHJ太阳电池性能模式。通常与富勒烯一起使用的低带隙聚合物供体（PBDT-TS1；作为模型系统）。在该材料集中，显示出引入了第三个缺电子基序，即2,1,3-苯并噻二唑（BT），可以（i）显着缩小相应聚合物的光学间隙（E-opt）（近似至0.2eV）和（ii）在BHJ太阳能电池中将聚合物的电子迁移率提高了两个数量级以上。反过来，用作富勒烯替代品的窄间隙P2TPDBT [2F] T模拟（E-opt = 1.7 eV）产生大约1.0 V的高开路电压（V-OC），值得注意的是短路电流值（J （SC）约为11.0 mA cm（-2），并且全聚合物BHJ太阳能电池的功率转换效率（PCE）接近5％。 P2TPDBT [2F] T为新型的，有前景的聚合物受体候选产品铺平了道路。

著录项

  • 来源
    《Advanced energy materials》 |2017年第15期|1602574.1-1602574.12|共12页
  • 作者

    Liu Shengjian; Song Xin; Thomas Simil; Kan Zhipeng; Cruciani Federico; Laquai Frederic; Bredas Jean-Luc; Beaujuge Pierre M.;

  • 作者单位

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

    KAUST, KSC, Phys Sci & Engn Div, Thuwal 239556900, Saudi Arabia;

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