陳紅征&尹守春AM：主鏈衍生固體添加劑讓有機光伏效率突破20%+ 厚膜量產(chǎn)兼容

主要內(nèi)容

活性層形貌的精準調(diào)控是推動有機太陽能電池（OSCs）走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵前提。對此，浙江大學陳紅征教授聯(lián)合杭州師范大學尹守春、占玲玲等人，創(chuàng)新性提出一種新穎且具有普適性的活性層形貌精準調(diào)控策略 —— 以聚合物給體主鏈為基礎(chǔ)，設(shè)計合成結(jié)構(gòu)定制化的結(jié)晶模板分子，為高效有機太陽能電池的規(guī)?；苽涮峁┝巳滤悸贰?/span>

研究團隊通過從聚合物給體 PM6 中提取苯并二噻吩（BDD）單元，并引入烷基化噻吩端基，成功設(shè)計合成小分子結(jié)晶模板 BDD-C6。該分子不僅能有效延長聚合物結(jié)晶成核階段，促進給體分子鏈形成更有序的堆積結(jié)構(gòu)，還能顯著提升垂直相分布的均勻性與連續(xù)性；熱力學評估進一步證實，BDD-C6 具備優(yōu)異的熱穩(wěn)定性與結(jié)晶性，為其在器件中的長效作用提供了保障。將 BDD-C6 分別摻入 PM6:L8-BO 與 PM6:BTP-eC9 二元共混體系后，相容性研究與截面吸收分析表明，器件在醇溶性基底上形成了有利于電荷傳輸?shù)拇怪毕喾植?；結(jié)晶動力學分析及形貌表征進一步揭示，BDD-C6 可通過延緩薄膜成膜過程、延長激子擴散長度，同步提升載流子遷移率并顯著降低非輻射復(fù)合損失，最終實現(xiàn)器件關(guān)鍵光伏參數(shù)的協(xié)同增強。

基于該創(chuàng)新策略，PM6:L8-BO 體系有機太陽能電池表現(xiàn)出**性能：薄膜器件的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達 19.81%，即便將活性層厚度增至 400 nm，效率仍保持在 16.93% 的高水平，展現(xiàn)出有利于規(guī)?；a(chǎn)的良好厚度耐受性；PM6:BTP-eC9 體系器件效率更突破 20%，達到高效光伏器件的行業(yè)**水平。為充分驗證策略的普適性，團隊將其拓展至 D18 聚合物給體體系，通過理性設(shè)計合成小分子模板 DTBT-C6，將其摻入 D18:L8-BO 二元共混體系后，同樣實現(xiàn)了活性層形貌與器件性能的同步優(yōu)化，器件最高效率達到 20.18%，進一步證實了該策略的跨體系適用性。

綜上，陳紅征教授聯(lián)合尹守春、占玲玲等人提出的 “主鏈衍生化結(jié)晶模板策略”，為有機太陽能電池的精準形貌工程提供了一種簡便高效、普適性強的技術(shù)路徑。該策略不僅實現(xiàn)了多體系有機太陽能電池效率的跨越式提升，更有效解決了厚膜器件效率衰減的行業(yè)痛點，顯著增強了有機太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力，對推動有機光伏技術(shù)的實用化進程具有重要意義。

文獻信息

Precise Morphology Control via Backbone-Derived Solid Additive Enables Binary Organic Solar Cells to Achieve 20% Efficiency and Thick-Film Compatibility

Lu Wei, Lingling Zhan, Yaxin Yang, Tianyi Chen, Jinyang Yu, Xiaokang Sun, Hanlin Hu, Rui Sun, Jie Min, Yao Li, Jiaying Wu, Jiaxu Che, Guangye Zhang, Jinzhi Zhang, Yun Li, Shouchun Yin, Hongzheng Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518516

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