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Insulating Polymers for Enhancing the Efficiency of Nonfullerene Organic Solar Cells
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-03-20 , DOI: 10.1002/solr.202000013 Meng Wang 1 , Shenghua Liu 1, 2 , Peng You 1 , Naixiang Wang 1 , Guanqi Tang 1 , Qian Miao 3 , Feng Yan 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-03-20 , DOI: 10.1002/solr.202000013 Meng Wang 1 , Shenghua Liu 1, 2 , Peng You 1 , Naixiang Wang 1 , Guanqi Tang 1 , Qian Miao 3 , Feng Yan 1
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A series of insulating polymers are used as additives in nonfullerene organic solar cells (OSCs) for the first time. A significant relative power conversion efficiency (PCE) enhancement of up to 16% is observed with an introduction of polystyrene for only 5.0 wt% into the active layer of OSCs. Other insulating polymers possessing linear nonconjugated backbones with different side chains are also incorporated into OSCs and the resultant PCE enhancement decreases with the decrease in the side chain size. Another important issue that is noted is the glass transition temperature of the polymer additive. When the glass transition temperature is higher than the thermal annealing temperature of the active layer, the polymer additive plays a negative effect on the device performance and the device efficiency decreases monotonically with the increase in addition amount. So the effect of the insulating polymer additives in nonfullerene OSCs can be attributed to the reconstruction of the active layer films, which increases the crystallinity, carrier mobility, and carrier lifetime of the organic semiconductors in the bulk heterojunction of the devices. This work provides a guideline for the selection of polymer additives in OSCs apart from the consideration on the optoelectronic property of the additives.
中文翻译：
用于提高非富勒烯有机太阳能电池效率的绝缘聚合物
一系列绝缘聚合物首次在非富勒烯有机太阳能电池（OSC）中用作添加剂。通过将仅5.0 wt％的聚苯乙烯引入OSC的活性层中，可以观察到高达16％的相对功率转换效率（PCE）的显着提高。具有线形非共轭主链且具有不同侧链的其他绝缘聚合物也被并入OSC中，并且随着侧链尺寸的减小，所得的PCE增强也会降低。注意到的另一个重要问题是聚合物添加剂的玻璃化转变温度。当玻璃化转变温度高于活性层的热退火温度时，聚合物添加剂对器件性能产生不利影响，器件效率随添加量的增加而单调降低。因此，绝缘聚合物添加剂在非富勒烯OSC中的作用可归因于有源层薄膜的重建，这增加了器件本体异质结中有机半导体的结晶度，载流子迁移率和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。器件本体异质结中有机半导体的载流子寿命和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。器件本体异质结中有机半导体的载流子寿命和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。
更新日期：2020-03-20
中文翻译：
用于提高非富勒烯有机太阳能电池效率的绝缘聚合物
一系列绝缘聚合物首次在非富勒烯有机太阳能电池（OSC）中用作添加剂。通过将仅5.0 wt％的聚苯乙烯引入OSC的活性层中，可以观察到高达16％的相对功率转换效率（PCE）的显着提高。具有线形非共轭主链且具有不同侧链的其他绝缘聚合物也被并入OSC中，并且随着侧链尺寸的减小，所得的PCE增强也会降低。注意到的另一个重要问题是聚合物添加剂的玻璃化转变温度。当玻璃化转变温度高于活性层的热退火温度时，聚合物添加剂对器件性能产生不利影响，器件效率随添加量的增加而单调降低。因此，绝缘聚合物添加剂在非富勒烯OSC中的作用可归因于有源层薄膜的重建，这增加了器件本体异质结中有机半导体的结晶度，载流子迁移率和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。器件本体异质结中有机半导体的载流子寿命和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。器件本体异质结中有机半导体的载流子寿命和载流子寿命。这项工作为OSC中的聚合物添加剂的选择提供了指导，除了考虑了添加剂的光电性能。
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