BN‐Bond‐Embedded Triplet Terpolymers with Small Singlet–Triplet Energy Gaps for Suppressing Non‐Radiative Recombination and Improving Blend Morphology in Organic Solar Cells

材料科学 单重态 轨道能级差 辐射传输 三重态 有机太阳能电池 光电子学 光电流 有机半导体 共轭体系 光化学 聚合物 化学物理 原子物理学 激发态 光学 化学 物理 复合材料 分子 有机化学
作者
Bo Pang,Chentong Liao,Xiaopeng Xu,Shaoqian Peng,Jianlong Xia,Yuanyuan Guo,Yuan Xie,Yuting Chen,Chunhui Duan,Hongbin Wu,Ruipeng Li,Qiang Peng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (17): e2211871-e2211871 被引量:64
标识
DOI:10.1002/adma.202211871
摘要

Abstract Suppressing the photon energy loss ( E loss ), especially the non‐radiative loss, is of importance to further improve the device performance of organic solar cells (OSCs). However, typical π‐conjugated semiconductors possess a large singlet–triplet energy gap (Δ E ST ), leading to a lower triplet state than charge transfer state and contributing to a non‐radiative loss channel of the photocurrent by the triplet state. Herein, a series of triplet polymer donors are developed by introducing a BNIDT block into the PM6 polymer backbone. The high electron affinity of BNIDT and the opposite resonance effect of the BN bond in BNIDT results in a lowered highest occupied molecular orbital (HOMO) and a largely reduced Δ E ST . Moreover, the morphology of the active blends is also optimized by fine‐tuning the BNIDT content. Therefore, non‐radiative recombination via the terminal triplet loss channels and morphology traps is effectively suppressed. The PNB‐3 (with 3% BNIDT):L8‐BO device exhibits both small Δ E ST and optimized morphology, favoring more efficient charge transfer and transport. Finally, the simultaneously enhanced V oc of 0.907 V, J sc of 26.59 mA cm −2 , and FF of 78.86% contribute to a champion PCE of 19.02%. Therefore, introducing BN bonds into benchmark polymers is a possible avenue toward higher‐performance of OSCs.
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