Achieving efficient charge transfer at small frontier molecular orbital offsets between donor and acceptor is crucial for high performance polymer solar cells (PSCs). Here we synthesized a new wide bandgap polymer donor PTQ11 and a new low bandgap acceptor TPT10, and report a high power conversion efficiency (PCE) PSC (PCE=16.32%) based on PTQ11:TPT10 with zero HOMO (the highest occupied molecular orbital) offset (∆EHOMO(D-A)). TPT10 is a derivative of Y6 with monobromine instead of bifluorine substitution, and possesses upshifted the lowest unoccupied molecular orbital energy level (ELUMO) of -3.99 eV and EHOMO of -5.52 eV than Y6. PTQ11 is a derivative of low cost polymer donor PTQ10 with methyl substituent on its quinoxaline unit, and shows upshifted EHOMO of -5.52 eV, stronger molecular crystallization and better hole transport capability in comparison with PTQ10. The PSC based on PTQ11:TPT10 shows highly efficient exciton dissociation and hole transfer, so that demonstrates a high PCE of 16.32 % with a higher Voc of 0.88 V, a large Jsc of 24.79 mA cm-2 and a high FF of 74.8 %, even though the zero ∆EHOMO(D-A) value between donor PTQ11 and acceptor TPT10. The PCE of 16.32 % is one of the highest efficiencies in the PSCs. The results prove the feasibility of efficient hole transfer and high efficiency for the PSCs with zero ∆EHOMO(D-A), which is greatly valuable for understanding the charge transfer process and achieving high PCE of the PSCs.

中文翻译：

---

在甲基化聚合物供体和溴化受体之间具有零最高占据分子轨道偏移的高效空穴转移的高效聚合物太阳能电池

在供体和受体之间的小前沿分子轨道偏移处实现有效的电荷转移对于高性能聚合物太阳能电池 (PSC) 至关重要。在这里，我们合成了一个新的宽带隙聚合物供体 PTQ11 和一个新的低带隙受体 TPT10，并报告了基于 PTQ11:TPT10 的高功率转换效率 (PCE) PSC (PCE=16.32%)，具有零 HOMO（最高占据分子轨道）偏移量 (ΔEHOMO(DA))。TPT10 是 Y6 的衍生物，用单溴取代双氟取代，与 Y6 相比，具有 -3.99 eV 的最低未占分子轨道能级 (ELUMO) 和 -5.52 eV 的 EHOMO 上移。PTQ11 是低成本聚合物供体 PTQ10 的衍生物，其喹喔啉单元上有甲基取代基，并显示出 -5.52 eV 的上移 EHOMO，与 PTQ10 相比具有更强的分子结晶和更好的空穴传输能力。基于 PTQ11:TPT10 的 PSC 表现出高效的激子解离和空穴转移，因此表现出 16.32 % 的高 PCE、0.88 V 的更高 Voc、24.79 mA cm-2 的大 Jsc 和 74.8 % 的高 FF，即使供体 PTQ11 和受体 TPT10 之间的 ΔEHOMO(DA) 值为零。16.32% 的 PCE 是 PSC 中效率最高的之一。结果证明了具有零ΔEHOMO(DA)的PSCs高效空穴转移和高效率的可行性，这对于理解电荷转移过程和实现PSCs的高PCE具有重要价值。尽管供体 PTQ11 和受体 TPT10 之间的 ΔEHOMO(DA) 值为零，但仍为 32 %，具有 0.88 V 的更高 Voc、24.79 mA cm-2 的大 Jsc 和 74.8 % 的高 FF。16.32% 的 PCE 是 PSC 中效率最高的之一。结果证明了具有零ΔEHOMO(DA)的PSCs的高效空穴转移和高效率的可行性，这对于理解电荷转移过程和实现PSCs的高PCE具有重要价值。尽管供体 PTQ11 和受体 TPT10 之间的 ΔEHOMO(DA) 值为零，但仍为 32 %，具有 0.88 V 的更高 Voc、24.79 mA cm-2 的大 Jsc 和 74.8 % 的高 FF。16.32% 的 PCE 是 PSC 中效率最高的之一。结果证明了具有零ΔEHOMO(DA)的PSCs的高效空穴转移和高效率的可行性，这对于理解电荷转移过程和实现PSCs的高PCE具有重要价值。