有機(jī)太陽(yáng)能電池憑借其質(zhì)輕、柔軟并且可制備大面積器件等突出優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是具有重大應(yīng)用前景的新能源技術(shù)。由于本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的光伏性能很大程度上依賴活性層的形貌，化學(xué)所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究人員開(kāi)展了一系列關(guān)于優(yōu)化活性層形貌的工作（Adv. Mater. 2012, 24, 6335-6341；J. Phys. Chem. C 2013, 117, 14920-14928；Adv. Mater. 2017, 29,1703777）。作為優(yōu)化有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層形貌的主要方法，使用高沸點(diǎn)溶劑添加劑，例如1,8-二碘辛烷，能夠有效提高器件的光伏性能。但這種方法在有機(jī)太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)中存在嚴(yán)重的問(wèn)題,尤其是殘留的高沸點(diǎn)溶劑添加劑會(huì)影響器件的穩(wěn)定性以及重現(xiàn)性。近年來(lái)，非富勒烯受體由于其具有強(qiáng)吸收、高度可調(diào)性以及良好穩(wěn)定性，引起領(lǐng)域內(nèi)的廣泛關(guān)注并取得了十分突出的結(jié)果。隨著對(duì)這類非富勒烯太陽(yáng)能電池的深入研究，研究人員發(fā)現(xiàn)這類受體分子端基的堆積結(jié)構(gòu)對(duì)其電荷傳輸性能有著重要的影響。

 

       近期，在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，研究人員根據(jù)非富勒烯受體的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并合成了一類可揮發(fā)的固體添加劑。這類可揮發(fā)固體添加劑具有與非富勒烯受體端基相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能有效促進(jìn)非富勒烯受體的有序排列，提高活性層電荷傳輸性能，從而有效提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率。我們?cè)敿?xì)研究了添加劑對(duì)活性層形貌的影響并提出了這類添加劑的工作機(jī)制。并且我們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，相比于溶劑添加劑處理的電池器件，采用揮發(fā)性固體添加劑制備的器件具有更好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。研究結(jié)果發(fā)表在近期的《自然·通訊》上（Nat. Commun. 2018, 9, 4645）。

可揮發(fā)固體添加劑的工作機(jī)制示意圖以及所優(yōu)化的器件性能