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2,7-Carbazole and thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione based copolymers with deep highest occupied molecular orbital for photovoltaic cells
Three kinds of donoreacceptor (DeA) type photovoltaic polymers were synthesized based on 2,7- carbazole and thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione (TPD). The conjugation of weakly electron (e)-donating 2,7-carbazole and strongly e-accepting TPD moieties yielded a deep highest occupied molecular orbital (HOMO) and its energy level was fine-controlled to be -5.72, -5.67 and -5.57 eV through the incorporation of thiophene (T), thieno[3,2-b]thiophene (TT) and bithiophene (BT) as a π-bridge. Polymer:[ 6,6]-phenyl-C71 butyric acid methyl ester (PC71BM) based bulk heterojunction solar cells exhibited a high open-circuit voltage (VOC) in the range, 0.86e0.94 V, suggesting good agreement with the measured HOMO levels. Despite the high VOC, the thiophene (or thienothiophene)-containing PCTTPD (or PCTTTPD) showed poor power conversion efficiency (PCE, 1.14 and 1.25%) because of the very low short-circuit current density (JSC). The voltage-dependent photocurrent and photoluminescence quenching measurements suggested that hole transfer from PC71BM to polymer depends strongly on the HOMO level of the polymer. The PCTTPD and PCTTTPD devices suffered from electronehole recombination at the polymer/PC71BM interfaces because of the insufficient energy offset between the HOMOs of the polymer and PC71BM. The PCBTTPD:PC71BM device showed the best PCE of 3.42% with a VOC and JSC of 0.86 V and 7.79 mA cm-2, respectively. These results show that photovoltaic polymers should be designed carefully to have a deep HOMO level for a high VOC and sufficient energy offset for ensuring efficient hole transfer from PC71BM to the polymer.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2023 | 평가예정 | 해외DB학술지평가 신청대상 (해외등재 학술지 평가) | |
2020-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (해외등재 학술지 평가) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
2007-01-01 | 평가 | 등재후보 1차 PASS (등재후보1차) | KCI후보 |
2003-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 1.8 | 0.18 | 1.17 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.92 | 0.77 | 0.297 | 0.1 |
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