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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 12/2018

26.04.2018

Boosting the efficiency and stability of polymer solar cells using poly(3-hexylthiophene)-based all-conjugated diblock copolymers containing pentafluorophenyl groups

verfasst von: Zhenrong Jia, Guiying Xu, Qiujuan Li, Yifan Zhang, Bei Liu, Yiyi Pan, Xiaofeng Wang, Tengyi Wang, Fan Li

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 12/2018

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Abstract

Herein, we have developed a new poly(3-hexylthiophene) (P3HT)-based diblock copolymeric additive bearing pentafluorophenyl side groups, poly(3-hexylthiophene)-b-poly(3-(6-pentafluorophenyl-hexyloxy)thiophene) (P3HT-b-P3FPHT), to boost the efficiency and stability of P3HT:PC61BM bulk-heterojunction polymer solar cells. By doping a certain amount of P3HT-b-P3FPHT, a better miscibility of P3HT with PC61BM can be acquired, forming a nanoscale bicontinuous interpenetrating network for efficient exciton dissociation. Meanwhile, the crystalline and ordered packing of P3HT chains can also be enhanced by doping P3HT-b-P3FPHT, which is benefit for efficient charge carrier transport. On this basis, the power conversion efficiency (PCE) of P3HT:PC61BM-based solar cells is improved mainly due to the increase of short circuit current density (Jsc) and fill factor (FF). More interestingly, induced by the supramolecular interaction between the pentafluorophenyl groups of P3FPHT blocks and the C60 cores of PC61BM, the severe aggregations of PC61BM molecules in the prolonged thermal annealing can be effectively suppressed, leading to the significantly improved thermal stability of the morphology and photovoltaic performance. These findings indicate that utilization of P3HT-based diblock copolymeric additives bearing pentafluorophenyl side groups is an effective and practical strategy to improve the performance and thermal stability of P3HT:PC61BM polymer solar cells.

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Metadaten
Titel
Boosting the efficiency and stability of polymer solar cells using poly(3-hexylthiophene)-based all-conjugated diblock copolymers containing pentafluorophenyl groups
verfasst von
Zhenrong Jia
Guiying Xu
Qiujuan Li
Yifan Zhang
Bei Liu
Yiyi Pan
Xiaofeng Wang
Tengyi Wang
Fan Li
Publikationsdatum
26.04.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 12/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9090-4

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