A novel small molecule acceptor MeIC with a methylated end-capping group is developed. Compared to unmethylated counterparts (ITCPTC), MeIC exhibits a higher lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level value, tighter molecular packing, better crystallites quality, and stronger absorption in the range of 520-740 nm. The MeIC-based polymer solar cells (PSCs) with J71 as donor, achieve high power conversion efficiency (PCE), up to 12.54% with a short-circuit current (JSC ) of 18.41 mA cm-2 , significantly higher than that of the device based on J71:ITCPTC (11.63% with a JSC of 17.52 mA cm-2 ). The higher JSC of the PSC based on J71:MeIC can be attributed to more balanced μh /μe , higher charge dissociation and charge collection efficiency, better molecular packing, and more proper phase separation features as indicated by grazing incident X-ray diffraction and resonant soft X-ray scattering results. It is worth mentioning that the as-cast PSCs based on MeIC also yield a high PCE of 11.26%, which is among the highest value for the as-cast nonfullerene PSCs so far. Such a small modification that leads to so significant an improvement of the photovoltaic performance is a quite exciting finding, shining a light on the molecular design of the nonfullerene acceptors.

In this work, an effectual strategy of constructing polar small molecule acceptors (SMAs) to promote fill factor (FF) of nonfullerene polymer solar cells (PSCs) is first reported. Three asymmetrical SMAs of IDT6CN, IDT6CN-Th, and IDT6CN-M, which own large dipole moments, are designed and synthesized. The PSCs based on three polar SMAs exhibit apparently higher FFs compared with their symmetrical analogues. The asymmetrical design strategy accompanied with side chain and end group engineering makes IDT6CN-Th- and IDT6CN-M-based nonfullerene PSCs achieve high power conversion efficiency with FFs approaching 77%.

Thermally activated delayed fluorescence (TADF) polymers are designed and synthesized by grafting the TADF emitter to the side chain of the polycarbazole backbone. By employing these TADF polymers with large ratio of delayed fluorescence component and high photoluminescence quantum yield as the emitters, the solution-processed light-emitting diodes achieve a maximal external quantum efficiency of 16.1% at a luminance of around 100 cd m-2 .

Solar RRLVolume 1, Issue 6 1700044 Full Paper A Novel Thiophene-Fused Ending Group Enabling an Excellent Small Molecule Acceptor for High-Performance Fullerene-Free Polymer Solar Cells with 11.8% Efficiency Dongjun Xie, Dongjun Xie Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorTao Liu, Tao Liu Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWei Gao, Wei Gao Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorCheng Zhong, Cheng Zhong Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorLijun Huo, Lijun Huo Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorZhenghui Luo, Zhenghui Luo Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorKailong Wu, Kailong Wu Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWentao Xiong, Wentao Xiong Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorFeng Liu, Corresponding Author Feng Liu fengliu82@sjtu.edu.cn Department of Physics and Astronomy, and Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorYanming Sun, Corresponding Author Yanming Sun sunym@buaa.edu.cn Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorChuluo Yang, Corresponding Author Chuluo Yang clyang@whu.edu.cn Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this author Dongjun Xie, Dongjun Xie Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorTao Liu, Tao Liu Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWei Gao, Wei Gao Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorCheng Zhong, Cheng Zhong Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorLijun Huo, Lijun Huo Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorZhenghui Luo, Zhenghui Luo Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorKailong Wu, Kailong Wu Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWentao Xiong, Wentao Xiong Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorFeng Liu, Corresponding Author Feng Liu fengliu82@sjtu.edu.cn Department of Physics and Astronomy, and Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorYanming Sun, Corresponding Author Yanming Sun sunym@buaa.edu.cn Heeger Beijing Research and Development Center, School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorChuluo Yang, Corresponding Author Chuluo Yang clyang@whu.edu.cn Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Optoelectronic Materials, Department of Chemistry, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. ChinaSearch for more papers by this author First published: 08 May 2017 https://doi.org/10.1002/solr.201700044Citations: 191 Dongjun Xie, Tao Liu, and Wei Gao contributed equally to this work. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinkedInRedditWechat Abstract In this article, we designed and synthesized a novel small molecule acceptor of ITCPTC with thiophene-fused ending group by employing a new active methylene precursor of CPTCN. The ITCPTC-based polymer solar cells with PBT1-EH as a donor achieved very high power conversion efficiencies (PCEs) of up to 11.8% with a remarkably enhanced fill factor (FF) of 0.751, a near 20% boost in PCE with respect to the ITIC-based control device. These values are among the highest PCEs and FFs for polymer solar cells (PSCs). In the whole study, we made contrasts with ITIC to understand the reasons of excellent performance of ITCPTC-based PSCs through various measurements, such as GIXD and RSoXS. We revealed that the simple modification of ITIC into ITCPTC not only change the material electronic structure, but also mediates the material interactions and crystallization, which contribute together to the excellent performance of ITCPTC-based PSCs. Citing Literature Supporting Information As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Filename Description solr201700044-sup-0001-SuppData-S1.docx2.3 MB Supporting Data S1. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume1, Issue6June 20171700044 RelatedInformation

We have developed two new carbazole-dendronized emitters based on a green emissive thermally activated delayed fluorescence (TADF) core. Both dendrimers possess excellent thermal stability, good solution processability, and an obvious TADF feature. Non-doped OLEDs based on the emitters formed by a solution process exhibit a maximum external quantum efficiency (EQE) of 13.8%. Remarkably, the EQE remains as high as 13.3% at the high luminance of 1000 cd m-2. To the best of our knowledge, this is one of the highest EQE values for dendrimer-based fluorescent OLEDs, which nearly harvest all of the generated excitons and exhibit a considerably low loss of EQE estimated from 1000 to 5000 cd m-2. Furthermore, we reveal a new emissive approach to utilize the excitons by a combination of both TADF and exciplex emission.