北理工在小分子有機太陽能電池優化策略方面取得進展
發布日期：2021-08-20 供稿：化學與化工學院 攝影：化學與化工學院
編輯：隆哲源 審核：王振華 閱讀次數：
近日，北京理工大學化學與化工學院碩士研究生蔣夢云以第一作身份在國際頂級期刊ACS Energy Letters發表題目為“Two-Pronged Effect of Warm Solution and Solvent-Vapor Annealing for Efficient and Stable All-Small-Molecule Organic Solar Cells”的研究論文。北京理工大學為第一通訊單位，北京理工大學安橋石特別研究員、王金亮教授和北京交通大學張福俊教授為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金，北京市自然科學基金和北京理工大學青年教師學術啟動計劃等項目的資助及北京理工大學分析測試中心的支持。
有機太陽能電池（organic solar cells，OSCs）具有原材料豐富、質量輕、柔性、半透明、多彩、可大面積制備等一系列的獨特優勢，是一種有潛力的綠色光電轉換技術，符合我國可持續發展要求，已成為當今新能源領域最富有生機和活力的研究前沿之一。小分子材料具有明確的分子結構、批次穩定性好、易制備和純化等優勢。基于小分子給受體材料的OSCs展現出巨大商業化潛力。然而，由于小分子有源層形貌敏感且難以調控，其效率遠落后于其它類型的OSCs。
不同處理工藝對有源層表面形貌和體形貌的影響
在本項研究中，研究者采用了熱溶液(warm solution, WS)和溶劑熏蒸退火(solvent-vapor annealing，SVA)雙管齊下的策略來調控小分子有源層的形貌。其中WS不僅能夠提升給受體材料(B1和BTP-eC9)的溶解度，而且在成膜過程中能夠加速溶劑揮發，減少成膜時間，使有源層中分子分布更加均勻，形成光滑無孔的混合薄膜；SVA可調控成膜后的分子動力學，延長分子自組裝時間。通過控制SVA時間可優化有源層中的相分離和分子排布。通過WS+SVA的協同作用，有源層形貌得到較大改善，提升了器件的光子俘獲、激子解離、載流子傳輸和收集，從而使其獲得15.68%的效率，這是當時二元小分子OSCs的最高效率值。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01289
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