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High-Efficiency Thermal-Annealing-Free Organic Solar Cells Based on an Asymmetric Acceptor with Improved Thermal and Air Stability
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-12-08 , DOI: 10.1021/acsami.0c17423 Jinsheng Zhang 1, 2 , Yufang Han 1, 2 , Wenxia Zhang 1, 2 , Jinfeng Ge 1, 2 , Lin Xie 1 , Zihao Xia 1 , Wei Song 1, 2 , Daobin Yang 1, 2 , Xiaoli Zhang 3 , Ziyi Ge 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-12-08 , DOI: 10.1021/acsami.0c17423 Jinsheng Zhang 1, 2 , Yufang Han 1, 2 , Wenxia Zhang 1, 2 , Jinfeng Ge 1, 2 , Lin Xie 1 , Zihao Xia 1 , Wei Song 1, 2 , Daobin Yang 1, 2 , Xiaoli Zhang 3 , Ziyi Ge 1, 2
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The stability of organic solar cells (OSCs) is an urgent problem for commercialization. In this work, a novel asymmetric molecule TB-4Cl was designed and synthesized. Quantum chemical computations revealed that TB-4Cl has a larger dipole moment of 1.98 Debye than that of Y6, which can induce a stronger intermolecular interaction. Without thermal annealing, devices based on PM6:TB-4Cl achieved a higher efficiency of 14.67%. Impressively, all of the devices showed a negligible difference in power conversion efficiency (PCE) before and after thermal-annealing treatment. Compared to the unencapsulated PM6:Y6-based devices, PM6:TB-4Cl-based devices exhibited improved thermal and air stability, evidenced by retaining around 75% (TB-4Cl) and 60% (Y6) after being heated at 100 °C in nitrogen for 110 h and 65% (TB-4Cl) and 50% (Y6) in air for 92 h. This work indicates that an A–D1A′D2–A asymmetric molecule can be a promising candidate for achieving stable OSCs with high efficiency.
中文翻译：
基于具有改善的热稳定性和空气稳定性的非对称受体的高效无热退火有机太阳能电池
有机太阳能电池（OSC）的稳定性是商业化的迫切问题。在这项工作中，设计并合成了一种新型的不对称分子TB-4Cl。量子化学计算表明，TB-4Cl比Y6具有更大的1.98 Debye偶极矩，这可以诱导更强的分子间相互作用。在不进行热退火的情况下，基于PM6：TB-4Cl的器件实现了14.67％的更高效率。令人印象深刻的是，所有器件在热退火处理之前和之后的功率转换效率（PCE）差异都可以忽略不计。与未封装的基于PM6：Y6的设备相比，基于PM6：TB-4Cl的设备表现出更高的热稳定性和空气稳定性，在100°C加热后可保持约75％（TB-4Cl）和60％（Y6）的存在。在氮气中放置110小时，在空气中65％（TB-4Cl）和50％（Y6）在空气中放置92小时。1 A'D 2 –不对称分子可能是高效实现稳定OSC的有希望的候选者。
更新日期：2020-12-23
中文翻译：
基于具有改善的热稳定性和空气稳定性的非对称受体的高效无热退火有机太阳能电池
有机太阳能电池（OSC）的稳定性是商业化的迫切问题。在这项工作中，设计并合成了一种新型的不对称分子TB-4Cl。量子化学计算表明，TB-4Cl比Y6具有更大的1.98 Debye偶极矩，这可以诱导更强的分子间相互作用。在不进行热退火的情况下，基于PM6：TB-4Cl的器件实现了14.67％的更高效率。令人印象深刻的是，所有器件在热退火处理之前和之后的功率转换效率（PCE）差异都可以忽略不计。与未封装的基于PM6：Y6的设备相比，基于PM6：TB-4Cl的设备表现出更高的热稳定性和空气稳定性，在100°C加热后可保持约75％（TB-4Cl）和60％（Y6）的存在。在氮气中放置110小时，在空气中65％（TB-4Cl）和50％（Y6）在空气中放置92小时。1 A'D 2 –不对称分子可能是高效实现稳定OSC的有希望的候选者。
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