Resolving the Efficiency–Mechanical Trade‐off in Organic Solar Cells: 20.4% Enabled by Hydrogen‐Bonding Engineering

堆积 有机太阳能电池 材料科学 共聚物 能量转换效率 光伏系统 聚合物 层状结构 韧性 聚合物太阳能电池 噻吩 纳米技术 烷基 无定形固体 化学工程 材料设计 弯曲 聚合物混合物 有机聚合物 对偶(语法数字) 工作(物理)
作者
Zihao Gao,Qiaomei Chen,Meng Duan,Ziheng Lu,Jiachen Wu,Chengyi Xiao,Christopher R. McNeill,W. B. Li
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:138 (10)
标识
DOI:10.1002/ange.202524211
摘要

ABSTRACT Organic solar cells (OSCs) face a trade‐off between power conversion efficiency (PCE) and mechanical robustness: high toughness requires low‐crystallinity amorphous polymers, which impair photovoltaic performance. Herein, we propose a strategy combining random copolymerization and hydrogen‐bonding modulation to resolve this conflict. First, the incorporation of an ester‐substituted thiophene yields PM6‐H, exhibiting improved toughness (high crack‐onset strain, COS ) but lower PCE. Subsequently, introducing ─OH and ─OOCNHC 6 H 13 groups at the terminals of alkyl chains forms PM6‐OH and PM6‐UR. The hydrogen bonding serves dual functions: acting as dynamic cross‐linking sites to further enhance mechanical properties while restoring optimal lamellar stacking for efficient charge transport. As a result, these copolymers simultaneously achieve a COS exceeding 46%, a high PCE of up to 20.4%, and superior storage, thermal, and light stability (with T 80 being twice that of the PM6 benchmark). Flexible OSCs fabricated using these donor polymers deliver a PCE of 18.22% while maintaining outstanding flexibility, with ∼90% PCE retention after 2200 bending cycles (vs. 78% for controls). This work demonstrates that copolymerization with controlled hydrogen‐bonding interactions overcomes the efficiency‐robustness trade‐off in OSCs through precise structural modulation, paving the way for high‐performance, mechanically durable, and stable OSCs suitable for practical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Doreen发布了新的文献求助10
刚刚
Verna完成签到,获得积分10
刚刚
蒜苗发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
yyy发布了新的文献求助10
1秒前
王子完成签到 ,获得积分10
1秒前
挖掘机应助mmyhn采纳,获得200
1秒前
芜生完成签到,获得积分20
1秒前
超级海蓝完成签到,获得积分10
1秒前
栗栖完成签到,获得积分10
2秒前
火星上的果汁完成签到,获得积分10
2秒前
谦让不二发布了新的文献求助10
2秒前
耶耶关注了科研通微信公众号
2秒前
OnceMoreee完成签到,获得积分10
3秒前
刘刘完成签到,获得积分10
3秒前
YY完成签到,获得积分10
3秒前
balabala发布了新的文献求助10
4秒前
www完成签到,获得积分10
4秒前
橘里完成签到,获得积分10
4秒前
眼睛大花生完成签到,获得积分10
4秒前
如果可以发布了新的文献求助10
5秒前
christinao完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
123456789完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
Sugar完成签到,获得积分10
6秒前
spacetime发布了新的文献求助10
6秒前
dark完成签到,获得积分10
6秒前
高雪旸发布了新的文献求助10
6秒前
羞涩的念寒完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
kinder完成签到,获得积分10
7秒前
arniu2008应助氨气采纳,获得20
7秒前
好好完成签到,获得积分20
7秒前
wzx完成签到,获得积分10
8秒前
洋儿完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nine new races of Peronospora manshurica found on soybeans in the Midwest 1000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Eudora Welty and Modern Media 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7773061
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9315213
关于积分的说明 20344099
捐赠科研通 7358801
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3317136
关于科研通互助平台的介绍 2465678
邀请新用户注册赠送积分活动 2332256