Efficient Organic Solar Cells Based on Acceptor1-acceptor2 Type Polymer Donor

doi:10.7503/cjcu20230157

Abstract

Abstract:

In this work， we designed and synthesized two wide band-gap polymer donors： poly｛1，3-bis（2-ethylhexyl）-5-［5-（5'-methyl-4，4'-diundecyl-［2，2'-bithiazol］-5-yl）thiophen-2-yl］-7-（5-methylthiophen-2-yl）-4H，8H-benzo［1，2-c：4，5-c'］dithiophene-4，8-dione｝（PDTz-BDD） and poly（5-｛4，8-bis［5-（2-ethylhexyl）thiophen-2-yl］-6-methylbenzo［1，2-b：4，5-b'］dithiophen-2-yl｝-5'-methyl-4，4'-diundecyl-2，2'-bithiazole）（PDTz-BDT）. PDTz-BDT is a typical donor-acceptor（D-A） type copolymer， whereas PDTz-BDD is an acceptor₁-acceptor₂（A₁-A₂） type polymer. The photovoltaic properties of the two polymers were investigated by blending BTP-eC9 as the acceptor to construct organic solar cells， respectively. PDTz-BDD-based device achieves a higher power conversion efficiency of 10.36% due to its stronger light absorption ability， more obvious aggregation effect in solution and better morphological property of the blend film. This work not only demonstrates two novel donors， but also provides meaningful guidance for constructing A₁-A₂ type copolymers to develop efficient polymer donors in the future.

Key words: Polymer donor, Organic solar cell, Photovoltaic property, A₁-A₂type structure

CLC Number:

O649

TrendMD:

LI Hao, YANG Chenyi, LI Jiayao, ZHANG Shaoqing, HOU Jianhui. Efficient Organic Solar Cells Based on Acceptor₁-acceptor₂ Type Polymer Donor[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(9): 20230157.

Figures/Tables 10

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Blend	V_OC/V	J_SC/（mA·cm^-2）	J_calc^* /（mA·cm^-2）	FF（%）	PCE（%）
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	0.78	22.05	20.92	59.97	10.36
PDTz⁃BDT∶BTP⁃eC9	0.78	16.32	16.22	58.60	7.50

Blend	V_OC/V	J_SC/（mA·cm^-2）	J_calc^* /（mA·cm^-2）	FF（%）	PCE（%）
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	0.78	22.05	20.92	59.97	10.36
PDTz⁃BDT∶BTP⁃eC9	0.78	16.32	16.22	58.60	7.50

Blend	E_g/eV	E_loss/eV	E_CT/eV	ΔE_CT/eV	ΔE_rad/eV	ΔE_non⁃rad/eV
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	1.39	0.61	1.36	0.03	0.33	0.25
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	1.39	0.61	1.38	0.01	0.33	0.27

Blend	E_g/eV	E_loss/eV	E_CT/eV	ΔE_CT/eV	ΔE_rad/eV	ΔE_non⁃rad/eV
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	1.39	0.61	1.36	0.03	0.33	0.25
PDTz⁃BDD∶BTP⁃eC9	1.39	0.61	1.38	0.01	0.33	0.27

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Efficient Organic Solar Cells Based on Acceptor₁-acceptor₂ Type Polymer Donor

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