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Higher open circuit voltage caused by chlorinated polymers endows improved efficiency of binary organic solar cell

DOI:10.1016/j.orgel.2020.105776 期刊:Organic Electronics 出版年份:2020 更新时间:2025-09-23 15:19:57
摘要: Organic solar cell (OSC) has achieved great progress in the past few years. Power conversion efficiency (PCE) has stepped into a new stage due to the evolution of non-fullerene acceptors (NFAs). The gap between lowest unoccupied molecular orbit of acceptor and highest occupied molecular orbit of donor (|ELUMOA-EHOMOD|) is proportional to the value of open circuit voltage (VOC). Applying two similar polymeric donors with different energy levels offers possibility of changing VOC without significantly impacting short circuit current (JSC) and fill factor (FF). Here we chose halogenated polymers PM6 and PM7 as donors to cope with a newly design asymmetric molecule TPIC-4Cl derived from IT-4Cl. As a result, the PM7:TPIC-4Cl device achieved a PCE of 15.1% than its PM6:TPIC-4Cl counterparts (14.4%), wherein the improvement of VOC from 0.855V to 0.885V contributed most. Our work proves the feasibility of improving photovoltaic performance of NFA OSCs by utilizing polymeric donors with similar structure yet different HOMOs. Besides, the PCE over 15% of OSCs involving no Y6 or its derivatives sheds light on another direction of OSC research.
作者: Guangwen Li,Hao Cheng,Youdi Zhang,Tao Yang,Yuzhou Liu
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Investigating the effect of chlorinated polymers PM6 and PM7 on the efficiency of binary organic solar cells when paired with a newly designed asymmetric molecule TPIC-4Cl.

The research demonstrates that chlorinated polymer PM7 can significantly improve the VOC and PCE of organic solar cells when paired with TPIC-4Cl, achieving a PCE of 15.1%. This highlights the potential of halogenated polymers in enhancing OSC performance and opens new avenues for research beyond Y6-based systems.

The study focuses on binary systems and does not explore ternary or more complex systems. The impact of other halogenations beyond chlorination and fluorination is not investigated.

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