SCOPUS
SCIE
Correlation between Polymer Structure and Polymer:Fullerene Blend Morphology and Its Implications for High Performance Polymer Solar Cells
저자
Son, Seon Kyoung ; Kim, Youn-Su ; Son, Hae Jung ; Ko, Min Jae ; Kim, Honggon ; Lee, Doh-Kwon ; Kim, Jin Young ; Choi, Dong Hoon ; Kim, Kyungkon ; Kim, BongSoo
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2014
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
2237-2244(8쪽)
제공처
소장기관
<P>We synthesized four polymers (pT3DPP-HD, pT3DPP-OD, pT2TTDPP-HD, and pT2TTDPP-OD) and characterized their photovoltaic properties as a function of the backbone planarity, alkyl side chain length, and film morphology. The polymers were donor–acceptor type low-band-gap (1.2–1.3 eV) polymers employing terthiophene (T3) or thiophene–thieno[3,2-<I>b</I>]thiophene–thiophene (T2TT) as the donor and 2,5-bis(2-hexyldecyl)pyrrolo[3,4-<I>c</I>]pyrrole-1,4-(2<I>H</I>,5<I>H</I>)-dione (DPP-HD) or 2,5-bis(2-octyldodecyl)pyrrolo[3,4-<I>c</I>]pyrrole-1,4-(2<I>H</I>,5<I>H</I>)-dione (DPP-OD) as the acceptor. The T2TT moiety in the polymer backbone is more planar than the T3; the OD moiety as the alkyl side chain ensured a higher solubility than the HD moiety. Polymer solar cells (PSCs) were fabricated, and their properties were characterized. The photoactive layer consisted of one of the four polymers and one of the fullerene derivatives (PC<SUB>70</SUB>BM or PC<SUB>60</SUB>BM). For a given fullerene derivative, the PCEs prepared with each of the four polymers were ordered according to pT3DPP-OD, pT2TTDPP-HD, pT3DPP-HD, and pT2TTDPP-OD. Studies on the morphologies of the polymer:fullerene layers revealed that the pT3DPP-OD:PC<SUB>70</SUB>BM blend exhibited an optimal degree of phase separation between the polymer and the fullerene, while retaining a high degree of interconnectivity, thereby yielding the highest PCE measured in this series. By contrast, the pT2TTDPP-OD:fullerene yielded the lowest PCE because of too high crystalline fibrous polymer domains. In conclusion, we demonstrate that minute variations in the polymer chemical structure strongly affects both (i) the nanoscale miscibility between the polymers and fullerenes and (ii) the interconnectivity of the polymer chains, and these properties are tightly correlated with the solar cell performance.</P><P><B>Graphic Abstract</B>
<IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/jpccck/2014/jpccck.2014.118.issue-5/jp405744d/production/images/medium/jp-2013-05744d_0010.gif'></P><P><A href='http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/jp405744d'>ACS Electronic Supporting Info</A></P>
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