SCOPUS
SCIE
Ultrafast Channel II process induced by a 3-D texture with enhanced acceptor order ranges for high-performance non-fullerene polymer solar cells
저자
Chen, Shanshan ; Lee, Sang Myeon ; Xu, Jianqiu ; Lee, Jungho ; Lee, Kyu Cheol ; Hou, Tianyu ; Yang, Yankang ; Jeong, Mingyu ; Lee, Byongkyu ; Cho, Yongjoon ; Jung, Sungwoo ; Oh, Jiyeon ; Zhang, Zhi-Guo ; Zhang, Chunfeng ; Xiao, Min ; Li, Yongfang ; Yang, Changduk
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
2569-2580(12쪽)
제공처
<P>To achieve efficient non-fullerene polymer solar cells (NF-PSCs), an in-depth understanding of the key properties that govern the power output is necessary. Herein, three trialkylsilyl substituted benzodithiophene-based polymer donors (PJ1, PJ2, and PJ3) were synthesized with fine-tuning of the highest occupied molecular orbital (HOMO)/lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and optical absorption. Using the polymer series paired with absorption-complementary small molecular acceptors (SMAs), namely, <I>m</I>-ITIC, IDIC, and AIDIC, we systematically studied the performance of a 3 × 3 matrix of NF-PSCs. An increasing open-circuit voltage with deepening HOMOs of the polymer donors, and the enhanced short-circuit current (<I>J</I>SC) and fill factor (FF) were ascribed to the well-intermixed blend morphology containing enhanced SMA order ranges with mixed face-on and edge-on orientations, the so-called 3-D texture. Such an optimal microstructure is best exemplified in the PJ2:IDIC combination, affording a highest efficiency of 12.01% with a simultaneously high <I>J</I>SC of 17.0 mA cm<SUP>−2</SUP> and FF of 75.3%. The devices with an active layer thickness of 300 nm still maintain an impressive efficiency approaching 10% with a decent FF of 60.0%. Moreover, the Channel II process, <I>i.e.</I>, photoinduced hole transfer through acceptor excitation, was demonstrated to be crucially important for photocurrent generation. This study highlights the importance of optimizing the trade-off between charge separation/transport and domain size to achieve high-performance NF-PSCs.</P>
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