北理工在小分子有机太阳能电池优化策略方面取得进展
近日，北京理工大学化学与化工学院硕士研究生蒋梦云以第一作身份在国际顶级期刊ACS Energy Letters发表题目为“Two-Pronged Effect of Warm Solution and Solvent-Vapor Annealing for Efficient and Stable All-Small-Molecule Organic Solar Cells”的研究论文。北京理工大学为第一通讯单位，北京理工大学安桥石特别研究员、王金亮教授和北京交通大学张福俊教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金，北京市自然科学基金和北京理工大学青年教师学术启动计划等项目的资助及北京理工大学分析测试中心的支持。
有机太阳能电池（organic solar cells，OSCs）具有原材料丰富、质量轻、柔性、半透明、多彩、可大面积制备等一系列的独特优势，是一种有潜力的绿色光电转换技术，符合我国可持续发展要求，已成为当今新能源领域最富有生机和活力的研究前沿之一。小分子材料具有明确的分子结构、批次稳定性好、易制备和纯化等优势。基于小分子给受体材料的OSCs展现出巨大商业化潜力。然而，由于小分子有源层形貌敏感且难以调控，其效率远落后于其它类型的OSCs。
不同处理工艺对有源层表面形貌和体形貌的影响
在本项研究中，研究者采用了热溶液(warm solution, WS)和溶剂熏蒸退火(solvent-vapor annealing，SVA)双管齐下的策略来调控小分子有源层的形貌。其中WS不仅能够提升给受体材料(B1和BTP-eC9)的溶解度，而且在成膜过程中能够加速溶剂挥发，减少成膜时间，使有源层中分子分布更加均匀，形成光滑无孔的混合薄膜；SVA可调控成膜后的分子动力学，延长分子自组装时间。通过控制SVA时间可优化有源层中的相分离和分子排布。通过WS+SVA的协同作用，有源层形貌得到较大改善，提升了器件的光子俘获、激子解离、载流子传输和收集，从而使其获得15.68%的效率，这是当时二元小分子OSCs的最高效率值。