“Steric‐Locking” Polymer Acceptor Enabled 20.53% Efficiency With Suppressed Energetic Disorder and Enhanced Mechanical Robustness in Green‐Solvent Processed All‐Polymer Solar Cells

材料科学 能量转换效率 接受者 聚合物 有机太阳能电池 纳米技术 光伏 聚合物太阳能电池 光伏系统 混合太阳能电池 电压 光电子学 太阳能电池 硅 稳健性(进化) 工作(物理) 电效率 结晶 化学工程 动力学 开路电压 工作职能 实现(概率) 化学稳定性
作者
Yanna Sun,Huanhuan Gao,Yuanyuan Kan,Lingya Sun,Xiao Ma,L Wang,Tengxiang Gao,Chuangcheng Hong,Jianan Zheng,X J Wang,Wei Zhang,Guangye Zhang,Yiyu Feng,Renqiang Yang,Ke Gao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (46): e74003-e74003
标识
DOI:10.1002/adma.74003
摘要

The realization of high-performance organic photovoltaics via environmentally benign manufacturing is pivotal for sustainable energy. While all-polymer solar cells (all-PSCs) offer superior stability and mechanical resilience, achieving high efficiencies in nonhalogenated green solvents remains a formidable challenge. Here, we report a "steric-locking" strategy for polymer acceptor design that enables a record-breaking power conversion efficiency of 20.53% (certified 19.79%) in o-xylene-processed all-PSCs. The introduction of a steric-locking guest polymer acceptor (PY-IDT) into the PM6:PYF-T-o host matrix profoundly regulates the crystallization kinetics and suppresses the excessive self-aggregation of the host acceptor. This molecular-level structural refinement significantly reduces energetic disorder and minimizes non-radiative voltage loss. Consequently, the suppressed energetic disorder and refined nanostructured domains yielded a concurrent leap in open-circuit voltage (0.942 V) and fill factor (82.11%). Furthermore, the steric-locked morphology demonstrates exceptional mechanical robustness, maintaining 92.6% of its initial efficiency after 1000 bending cycles. This work establishes a new efficiency benchmark and provides a universal chemical framework for developing high-performance, sustainable, and flexible optoelectronics.
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