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Medium bandgap copolymers based on carbazole and quinoxaline exceeding 1.0 V open-circuit voltages

机译：基于咔唑和喹喔啉超过1.0V开路电压的中等带隙共聚物

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Open-circuit voltage ( V _(OC) ) is an important parameter in determining the performance of polymer solar cells (PSCs). Given the desire for superior V _(OC) values in PSCs, we have designed and synthesized a series of ‘medium bandgap’ donor–acceptor (D–A) copolymers containing carbazole (Cz) and quinoxaline (Qx) ( PCzDT-Qx , PCzDT-fQx , and PCzDT-ffQx ). As a result of their deep-lying HOMO levels (?5.45 to ?5.61 eV), high V _(OC) values are achieved in PSCs with the resulting copolymers, despite the expense of short-circuit current density ( J _(SC) ) and fill factor (FF) parameters. In this study, in addition to the best power-conversion efficiency (PCE) of up to 4.03% from PCzDT-fQx -based on PSCs, we have demonstrated a V _(OC) value exceeding 1.0 V with PSCs of PCzDT-ffQx , which is among the highest V _(OC) values achieved to date. Moreover, a comprehensive investigation on the mechanism of charge recombination and transport characteristics can determine a clear structure–property correlation in this class of molecules, which is helpful for designing better materials with maximum V _(OC) without scarifying other key photovoltaic parameters.
机译：开路电压（V _（oc））是确定聚合物太阳能电池（PSC）性能的重要参数。鉴于PSC中的高级V _（OC）值的愿望，我们设计并合成了一系列含有咔唑（CZ）和喹喔啉（QX）（PCZDT-QX）的“中等带隙”供体 - 受体（D-A）共聚物（PCZDT-QX， PCZDT-FQX和PCZDT-FFQX）。由于它们的深度躺着（Δ5.45至5.61eV），尽管短路电流密度为代价（J _（SC），但在PSC中实现了高V _（OC）值。 ）和填充因子（FF）参数。在本研究中，除了在PSC上的PCZDT-FQX中最佳的功率转换效率（PCE）高达4.03％，我们已经展示了超过1.0V的V _（OC）值，PCZDT-FFQX的PSC，这是迄今为止实现的最高v _（oc）值之一。此外，对电荷重组和运输特性机制的全面调查可以确定这类分子中的明显的结构性质相关性，这有助于设计具有最大V _（OC）的更好的材料而不会造成其他关键光伏参数。

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