Effects of Bithiophene Imide Fusion on the Device Performance of Organic Thin‐Film Transistors and All‐Polymer Solar Cells

Two new bithiophene imide (BTI)‐based n‐type polymers were synthesized. f‐BTI2‐FT based on a fused BTI dimer showed a smaller band gap, a lower LUMO, and higher crystallinity than s‐BTI2‐FT containing a BTI dimer connected through a single bond. s‐BTI2‐FT exhibited a remarkable electron mobility of...

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Veröffentlicht in:Angewandte Chemie 2017-11, Vol.129 (48), p.15506-15510
Hauptverfasser: Wang, Yingfeng, Yan, Zhenglong, Guo, Han, Uddin, Mohammad Afsar, Ling, Shaohua, Zhou, Xin, Su, Huimin, Dai, Junfeng, Woo, Han Young, Guo, Xugang
Format: Artikel
Sprache:eng
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Beschreibung
Zusammenfassung:Two new bithiophene imide (BTI)‐based n‐type polymers were synthesized. f‐BTI2‐FT based on a fused BTI dimer showed a smaller band gap, a lower LUMO, and higher crystallinity than s‐BTI2‐FT containing a BTI dimer connected through a single bond. s‐BTI2‐FT exhibited a remarkable electron mobility of 0.82 cm2 V−1 s−1, and f‐BTI2‐FT showed a further improved mobility of 1.13 cm2 V−1 s−1 in transistors. When blended with the polymer donor PTB7‐Th, f‐BTI2‐FT‐based all‐polymer solar cells (all‐PSCs) attained a PCE of 6.85 %, the highest value for an all‐PSC not based on naphthalene (or perylene) diimide polymer acceptors. However, s‐BTI2‐FT all‐PSCs showed nearly no photovoltaic effect. The results demonstrate that f‐BTI2‐FT is one of most promising n‐type polymers and that ring fusion offers an effective approach for designing polymers with improved electrical properties. Zwei Bithiophenimid(BTI)‐basierte n‐Halbleiterpolymere wurden synthetisiert und charakterisiert. Beide zeigen beträchtliche Elektronenbeweglichkeiten in organischen Dünnfilmtransistoren, die Anellierung im BTI‐Dimer erhöhte die Leistungsfähigkeit in Polymersolarzellen jedoch deutlich. So konnten bemerkenswerte Wirkungsgrade bis 6.85 % und eine Leerlaufspannung von 1.04 V erreicht werden.
ISSN:0044-8249
1521-3757
DOI:10.1002/ange.201708421