孙艳明课题组：采用醇溶性固体添加剂制备高效率有机太阳能电池

Original 中国科学：化学中国科学化学 2022-06-22

目前，大多数高效率有机太阳能电池都采用高沸点液体添加剂来调控和优化活性层形貌，但是液体添加剂因其沸点高，难以被完全去除，残留在活性层中对器件的稳定性不利。为了解决这个问题，科研工作者发展了多种易挥发的固体添加剂来调控活性层形貌。通过热退火方式，这些固体添加剂可以被去除，在提升器件效率的同时，也提高了器件的稳定性。

在前期的工作中，北航孙艳明教授团队采用商品化的有机金属化合物二茂铁作为固体添加剂，有效提高了活性层中稠环受体分子的结晶性和迁移率。在100度下热退火5-10分钟，该添加剂可以被完全去除。最终，基于PM6:Y6体系的有机光伏器件实现了17.4% 的光电转换效率 (Energy Environ. Sci., 2020, 13, 5117-5125）。

鉴于固体添加剂在有机太阳能电池的出色表现，近日，该团队进一步发展了一种醇溶性固体添加剂1,4-二碘苯 (DIB)。研究发现DIB与给体和受体分子间均以形成氢键，从而诱导给受体分子结晶，改善活性层形貌。由于氢键的结合能很低，在甲醇中浸泡5秒钟，DIB可以被完全去除。此外，该添加剂具有良好的普适性，适用于多种有机光伏材料体系。最终，基于PM6:Y6和PM6:BTP-eC9的光伏器件分别获得了17.5%和18.1%的光电转换效率。与传统的液体或者固体添加剂相比，该固体添加剂不依赖于热退火，可以通过醇洗的方式去除，在未来有机太阳能电池规模化生产中具有较广阔的应用前景。

图1. (a) 醇溶性固体添加剂DIB以及有机光伏材料分子式和(b)醇洗工艺的流程图。

该成果以“High-Efficiency Organic Solar Cells Enabled by an Alcohol-Washable Solid Additive”为题，在线发表于Science China Chemistry 上(doi：10.1007/s11426-021-1121-y)。

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