AM: 高沸点非卤化溶剂加工有机太阳能电池和组件的异相成核剂策略

高沸点无卤溶剂具有加工窗口宽、毒性低等优点，是工业上生产大面积有机太阳能电池（OSCs）的上佳溶剂；但这些溶剂的蒸发动力学缓慢，会导致最先进的小分子受体（如 L8-BO）过度聚集，造成严重的效率损失。在此，通过在L8-BO （BTO-BO）上接枝低聚（乙二醇）侧链，开发了一种异相成核剂策略。所获得的BTO-BO在溶剂中从液态转变为晶相的过程中，无论溶剂类型如何，其形成能都低于L8-BO。当BTO-BO作为第三组分加入活性层（如 PM6:L8-BO）时，即使在高沸点的非卤素溶剂中，它也能很容易地组装形成大量籽晶，作为成核点引发异质成核，并通过强氢键相互作用提高L8-BO的成核密度。因此，它能有效抑制生长过程中的过度聚集，从而获得小畴尺寸、结晶度高的理想相分离活性层。经过甲苯处理的OSCs电源转换效率（PCE）达到创纪录的19.42%（经认证为19.12%），并具有出色的工作稳定性。该策略在大规模器件方面也具有卓越的优势，15.03cm2的模块显示出16.35%的创纪录PCE（经认证为15.97%）。

图文简介

a ) PM6，L8-BO和BTO-BO的化学结构。b ) L8-BO，BTO-BO和L8-BO：BTO-BO的DSC热谱，从第一个热循环中收集，加热速率为10 °C min-1。c )从DSC数据中提取出的∆Hm和∆Glc。d ) L8-BO：BTO-BO在CDCl3中的2D1H-1H NOESY谱。Dashed box表明分子间相互作用信号来源于L8-BO的OEG侧链和─CH2─脂肪族基团。e )甲苯处理的铸态L8-BO、BTO-BO和L8-BO：BTO-BO薄膜的2D GIWAXS图案。

a )甲苯处理的活性层薄膜的二维GIWAXS散射图；b )活性层薄膜的R-SoXS图谱；c )原位UV-vis吸收光谱显示PM6：L8-BO、PM6：BTO-BO和PM6：L8-BO：BTO-BO薄膜从甲苯溶液中的演变过程；d )受体的积分时间依赖的原位UV-vis吸收强度。活性层结晶动力学调节示意图

a )在AM 1.5G 100 mW cm-2光照下，甲苯处理的OSCs的J V曲线。b )相应的EQE光谱。c ) OSCs的光电参数对比图。d )未封装的PM6：L8-BO和PM6：L8-BO：BTO-BO的OSCs在N2中，100 mW cm-2白光LED光照下的MPP稳定性测试。

a ) OSC模块的原理图。b ) OSC模块在AM 1.5G 100 mW cm-2光照下的J-V曲线。c ) OSC模块的LBIC映射图像；色标条代表EQE强度。d )代表非卤素溶剂处理的OSCs和OSC模块( PCE > 6 %)的PCEs。

论文信息

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202402350

通讯作者：Yaowen Li

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