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Improved Average Figure‐of‐Merit of High‐Efficiency Nonfullerene Solar Cells via Minor Combinatory Side Chain Approach
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-04-02 , DOI: 10.1002/solr.202000062 Dong Yuan 1 , Feilong Pan 1 , Lianjie Zhang 1 , Haiying Jiang 1 , Mingjun Chen 1 , Wei Tang 1 , Guoming Qin 1 , Yong Cao 1 , Junwu Chen 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-04-02 , DOI: 10.1002/solr.202000062 Dong Yuan 1 , Feilong Pan 1 , Lianjie Zhang 1 , Haiying Jiang 1 , Mingjun Chen 1 , Wei Tang 1 , Guoming Qin 1 , Yong Cao 1 , Junwu Chen 1
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The cost‐effectiveness of polymer solar cells is a very important concern for future applications. In this work, a new combinatory side chain integrating siloxane terminal and alkoxy group is developed, and three polymers, PQSi05, PQSi10, and PQSi25, with 5%, 10%, and 25% contents of the siloxane‐terminated alkoxy side chain, respectively, are successfully synthesized. As the content of the combinatory side chain increases, the surface energy of the corresponding polymer film decreases, showing tunable miscibility in blend films with nonfullerene acceptor IT‐4F. A maximum power conversion efficiency (PCE) of 13.56% is achieved in the PQSi05:IT‐4F‐based device. The minor (5%) combinatory side chain approach retains a low synthetic complexity (SC) of 16.58% for PQSi05. Due to the improved device performance, a low figure‐of‐merit (FOM) of 1.22 is obtained for the PQSi05:IT‐4F blend. Furthermore, the contribution of the IT‐4F acceptor is considered for a comprehensive analysis, yielding an average SC (ASC) of 39.31% and an average FOM (AFOM) of 2.90. After statistical analyses and calculations, the PQSi05:IT‐4F is the best cost‐effective active layer to date. It is revealed that the introduction of the minor combinatory side chain is a promising strategy to develop high‐performing and cost‐effective polymer donors.
中文翻译：
通过次要组合侧链方法提高了高效非富勒烯太阳能电池的平均品质因数
聚合物太阳能电池的成本效益是未来应用中非常重要的问题。在这项工作中，开发了一种新的结合了硅氧烷端基和烷氧基的组合侧链，并开发了三种聚合物，分别为硅氧烷封端的烷氧基侧链含量分别为5％，10％和25％的PQSi05，PQSi10和PQSi25。 ，已成功合成。随着组合侧链含量的增加，相应聚合物膜的表面能降低，显示与具有非富勒烯受体IT-4F的共混膜可调节的混溶性。在基于PQSi05：IT-4F的设备中，最大功率转换效率（PCE）为13.56％。较小的（5％）组合侧链方法为PQSi05保留了16.58％的低合成复杂度（SC）。由于改善了设备性能，因此品质因数（FOM）低至1。对于PQSi05：IT-4F混合物，获得22。此外，IT-4F受体的贡献被认为是一项综合分析，得出平均SC（ASC）为39.31％，平均FOM（AFOM）为2.90。经过统计分析和计算后，PQSi05：IT-4F是迄今为止性价比最高的有源层。结果表明，引入次要的组合侧链是开发高性能且具有成本效益的聚合物供体的有前途的策略。
更新日期：2020-04-02
中文翻译：
通过次要组合侧链方法提高了高效非富勒烯太阳能电池的平均品质因数
聚合物太阳能电池的成本效益是未来应用中非常重要的问题。在这项工作中，开发了一种新的结合了硅氧烷端基和烷氧基的组合侧链，并开发了三种聚合物，分别为硅氧烷封端的烷氧基侧链含量分别为5％，10％和25％的PQSi05，PQSi10和PQSi25。 ，已成功合成。随着组合侧链含量的增加，相应聚合物膜的表面能降低，显示与具有非富勒烯受体IT-4F的共混膜可调节的混溶性。在基于PQSi05：IT-4F的设备中，最大功率转换效率（PCE）为13.56％。较小的（5％）组合侧链方法为PQSi05保留了16.58％的低合成复杂度（SC）。由于改善了设备性能，因此品质因数（FOM）低至1。对于PQSi05：IT-4F混合物，获得22。此外，IT-4F受体的贡献被认为是一项综合分析，得出平均SC（ASC）为39.31％，平均FOM（AFOM）为2.90。经过统计分析和计算后，PQSi05：IT-4F是迄今为止性价比最高的有源层。结果表明，引入次要的组合侧链是开发高性能且具有成本效益的聚合物供体的有前途的策略。
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