陈红征 /尹守春团队主链衍生添加剂让有机光伏 20%+ 效率兼容量产

主要内容

活性层形貌的精准调控是推动有机太阳能电池（OSCs）走向实际应用的关键前提。对此，浙江大学陈红征教授联合杭州师范大学尹守春、占玲玲等人，创新性提出一种新颖且具有普适性的活性层形貌精准调控策略 —— 以聚合物给体主链为基础，设计合成结构定制化的结晶模板分子，为高效有机太阳能电池的规模化制备提供了全新思路。

研究团队通过从聚合物给体 PM6 中提取苯并二噻吩（BDD）单元，并引入烷基化噻吩端基，成功设计合成小分子结晶模板 BDD-C6。该分子不仅能有效延长聚合物结晶成核阶段，促进给体分子链形成更有序的堆积结构，还能显著提升垂直相分布的均匀性与连续性；热力学评估进一步证实，BDD-C6 具备优异的热稳定性与结晶性，为其在器件中的长效作用提供了保障。将 BDD-C6 分别掺入 PM6:L8-BO 与 PM6:BTP-eC9 二元共混体系后，相容性研究与截面吸收分析表明，器件在醇溶性基底上形成了有利于电荷传输的垂直相分布；结晶动力学分析及形貌表征进一步揭示，BDD-C6 可通过延缓薄膜成膜过程、延长激子扩散长度，同步提升载流子迁移率并显著降低非辐射复合损失，最终实现器件关键光伏参数的协同增强。

基于该创新策略，PM6:L8-BO 体系有机太阳能电池表现出卓越性能：薄膜器件的光电转换效率（PCE）高达 19.81%，即便将活性层厚度增至 400 nm，效率仍保持在 16.93% 的高水平，展现出有利于规模化生产的良好厚度耐受性；PM6:BTP-eC9 体系器件效率更突破 20%，达到高效光伏器件的行业先进水平。为充分验证策略的普适性，团队将其拓展至 D18 聚合物给体体系，通过理性设计合成小分子模板 DTBT-C6，将其掺入 D18:L8-BO 二元共混体系后，同样实现了活性层形貌与器件性能的同步优化，器件最高效率达到 20.18%，进一步证实了该策略的跨体系适用性。

综上，陈红征教授联合尹守春、占玲玲等人提出的 “主链衍生化结晶模板策略”，为有机太阳能电池的精准形貌工程提供了一种简便高效、普适性强的技术路径。该策略不仅实现了多体系有机太阳能电池效率的跨越式提升，更有效解决了厚膜器件效率衰减的行业痛点，显著增强了有机太阳能电池的产业化应用潜力，对推动有机光伏技术的实用化进程具有重要意义。

文献信息

PreciseMorphologyControlviaBackbone-DerivedSolidAdditiveEnablesBinaryOrganicSolarCellstoAchieve20%EfficiencyandThick-FilmCompatibility

LuWei,LinglingZhan,YaxinYang,TianyiChen,JinyangYu,XiaokangSun,HanlinHu,RuiSun,JieMin,YaoLi,JiayingWu,JiaxuChe,GuangyeZhang,JinzhiZhang,YunLi,ShouchunYin,HongzhengChen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518516