“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 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,Chang 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:: 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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