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P3HT Molecular Weight Determines the Performance of P3HT:O‐IDTBR Solar Cells
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2019-05-17 , DOI: 10.1002/solr.201900023
Jafar Iqbal Khan 1 , Raja Shahid Ashraf 1, 2 , Maha A. Alamoudi 1 , Mohammed N. Nabi 1 , Hamza N. Mohammed 3 , Andrew Wadsworth 4 , Yuliar Firdaus 1 , Weimin Zhang 1 , Thomas D. Anthopoulos 1 , Iain McCulloch 1 , Frédéric Laquai 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2019-05-17 , DOI: 10.1002/solr.201900023
Jafar Iqbal Khan 1 , Raja Shahid Ashraf 1, 2 , Maha A. Alamoudi 1 , Mohammed N. Nabi 1 , Hamza N. Mohammed 3 , Andrew Wadsworth 4 , Yuliar Firdaus 1 , Weimin Zhang 1 , Thomas D. Anthopoulos 1 , Iain McCulloch 1 , Frédéric Laquai 1
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Large‐scale production of organic solar modules requires low‐cost and reliable materials with reproducible batch‐to‐batch properties. In case of polymers, their (photo)physical properties depend strongly on the polymers’ molecular weight (MW). Herein, the impact of the MW of the donor polymer poly(3‐hexylthiophene) (P3HT) on the photophysics is studied in blends with a recently developed rhodanine‐endcapped indacenodithiophene nonfullerene acceptor (IDTBR), a bulk heterojunction (BHJ) system that potentially fulfills the aforementioned criteria for large‐scale production. It is found that the power conversion efficiency (PCE) increases when the weight‐average MW is increased from 17 kDa (PCE: 4.0%) to 34 kDa (PCE: 6.6%), whereas a further increase in MW leads to a reduced PCE of 4.4%. It is demonstrated that the charge generation efficiency, as estimated from time‐delayed collection field experiments, varies with the P3HT MW and is the reason for the differences in photocurrent and device performance. These findings provide insight into the fundamental photophysical reasons of the MW dependence of the PCE, which is taken into account when using polymer‐based nonfullerene acceptor blends in solar cell devices and modules.
中文翻译：
P3HT分子量决定P3HT：O‐IDTBR太阳能电池的性能
大规模生产有机太阳能电池组件需要低成本和可靠的材料，并具有可重现的批次间特性。对于聚合物，它们的（光）物理性能在很大程度上取决于聚合物的分子量（MW）。在本文中，研究了供体聚合物聚（3-己基噻吩）（P3HT）的分子量对光物理的影响，该化合物与最近开发的若丹宁封端的茚并二噻吩非富勒烯受体（IDTBR）的混合物是一种潜在的本体异质结（BHJ）系统满足上述大规模生产标准。结果发现，当重均分子量从17 kDa（PCE：4.0％）增加到34 kDa（PCE：6.6％）时，功率转换效率（PCE）增加，而MW的进一步增加导致PCE降低占4.4％。证明了电荷产生效率，根据延时采集现场实验估计，P3HT MW会有所不同，这是光电流和设备性能差异的原因。这些发现提供了对PCE MW依赖性的基本光物理原因的见解，在太阳能电池器件和模块中使用基于聚合物的非富勒烯受体共混物时要考虑到这一点。
更新日期：2019-05-17
中文翻译：
P3HT分子量决定P3HT：O‐IDTBR太阳能电池的性能
大规模生产有机太阳能电池组件需要低成本和可靠的材料，并具有可重现的批次间特性。对于聚合物，它们的（光）物理性能在很大程度上取决于聚合物的分子量（MW）。在本文中，研究了供体聚合物聚（3-己基噻吩）（P3HT）的分子量对光物理的影响，该化合物与最近开发的若丹宁封端的茚并二噻吩非富勒烯受体（IDTBR）的混合物是一种潜在的本体异质结（BHJ）系统满足上述大规模生产标准。结果发现，当重均分子量从17 kDa（PCE：4.0％）增加到34 kDa（PCE：6.6％）时，功率转换效率（PCE）增加，而MW的进一步增加导致PCE降低占4.4％。证明了电荷产生效率，根据延时采集现场实验估计，P3HT MW会有所不同，这是光电流和设备性能差异的原因。这些发现提供了对PCE MW依赖性的基本光物理原因的见解，在太阳能电池器件和模块中使用基于聚合物的非富勒烯受体共混物时要考虑到这一点。
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