Aggregation‐Induced Emission Molecular Design for Mitigating Non‐Radiative Energy Loss in Organic Solar Cells

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作者
Yingze Zhang,Rongkun Zhou,Mingjie Rong,Xianghao Zeng,Ho Ming Ng,Ruijie Ma,Joshua Yuk Lin Lai,C.K. Li,Shuwei Qiu,Heng Liu,Hao Xia,Jean W. Zu,G L Zhang,Xinhui Lu,Zilong Zheng,J. Liu,He Yan,Sai Ho Pun,Gang Li
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (12): e19588-e19588 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adma.202519588
摘要

ABSTRACT Non‐radiative energy loss remains a critical bottleneck limiting the open‐circuit voltage ( V OC ) and efficiency of organic solar cells (OSCs). Here, we introduce a molecular design strategy that leverages aggregation‐induced emission (AIE) to suppress aggregation‐caused quenching and enhance solid‐state photoluminescence quantum yield (PLQY), thereby mitigating non‐radiative recombination. A prototypical AIE motif, tetraphenylethylene, was incorporated into the terminal group of a Y‐series non‐fullerene acceptor to yield dTPE, which exhibits distinct AIE characteristics not previously observed in high‐performance Y‐series acceptors. Photoluminescence studies reveal that dTPE achieves a threefold enhancement in PLQY compared to L8BO‐C4 in the film, leading to an electroluminescence external quantum efficiency more than an order of magnitude higher than that of D18:L8BO‐C4. Consequently, the binary D18:dTPE device achieves a remarkably low non‐radiative recombination loss of 0.130 eV. When incorporated as a guest into D18:L8BO‐C4 blends, dTPE enables a non‐radiative voltage loss of only 0.190 eV and an unprecedented V OC of 0.93 V, yielding an efficiency of 20.5%. To our knowledge, this represents the highest V OC reported for OSCs with efficiencies above 20%. This work establishes AIE molecular design as an effective pathway to overcome intrinsic limitations of Y‐series acceptors and provides guiding principles for mitigating non‐radiative energy loss in next‐generation OSCs.
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