A Random Terpolymer Donor with Similar Monomers Enables 18.28% Efficiency Binary Organic Solar Cells with Well Polymer Batch Reproducibility

再现性 单体 共聚物 聚合物 材料科学 三元运算 高分子化学 化学工程 结晶 化学 色谱法 有机化学 计算机科学 复合材料 工程类 程序设计语言
作者
Hairui Bai,Qiaoshi An,Hong‐Fu Zhi,Mengyun Jiang,Asif Mahmood,Yan Lü,Ming-Qiao Liu,Yanqiang Liu,Yan Wang,Jin‐Liang Wang
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:7 (9): 3045-3057 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.2c01316
摘要

Herein, by using two fluorinated and chlorinated monomers with similar structures in different molar ratios and dithieno[3′,2′:3,4;2″,3″:5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole (DTBT) as the third unit, a family of polymer donors D18, D18–20%Cl, D18–40%Cl, and D18–Cl are synthesized for OSCs. With appropriate chlorinated monomer proportion, the terpolymer D18–20%Cl exhibits proper HOMO energy level and higher packing density compared with that of other control polymers. Moreover, the D18–20%Cl:Y6 blend films have favorable morphology with better face-on crystallization and better charge transport. Consequently, the D18–20%Cl:Y6-based OSCs obtain a top-ranked PCE of 18.28% with overall improved device parameters compared to the controlled D18:Y6 or D18-Cl:Y6-based OSCs (17.50% or 17.02%), which represents the highest PCE for the reported terpolymer-based binary OSCs. Notably, the D18–20%Cl:Y6-based OSCs exhibit over 17% efficiency in a wide molecular weight range. These results demonstrate that the ternary copolymerization of DTBT and two similar moieties is an efficient approach for achieving efficient terpolymer donors with well batch-to-batch reproducibility.
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