成都理工彭强&邓敏AFM：非挥发性固体添加剂助力高效聚合物太阳能电池

聚合物太阳能电池（PSCs）中存在聚合物给体（PDs）难以形成规整纤维结构、非富勒烯小分子受体（NF-SMAs）无法自发成纤的问题。

近日，成都理工大学彭强&邓敏研究团队创新性开发了1,3,5-三苯基苯（TBB）和1,3,5-三(2 - 噻吩基)苯（TTB）两种三维非挥发性固体添加剂，通过调控 PM6 和 L8-BO 的自聚集与结晶动力学，显著延长二者结晶时间，不仅增强了 PM6 的纤维化程度，还诱导 L8-BO 形成纤维，最终构建出双连续双纤维互穿网络形貌，大幅提升了激子解离与电荷传输效率；经 TBB 和 TTB 处理的二元器件功率转换效率（PCE）分别达19.20%和18.60%，远高于对照组的 17.49%，将 TBB 应用于PM6:L8-BO:BTP-Cy-4F 三元器件时，PCE 更是突破至20.30%，为高效 PSCs 的制备提供了新策略。该成果以"Fibrillar Morphology Realized by Regulating Self-Aggregation and Crystallization Kinetics from Non-Volatile Solid Additives for Efficient Polymer Solar Cells"为题发表于Advanced Functional Materials。

研究亮点

1.创新非挥发性固体添加剂设计：开发了两款 3D 结构非挥发性固体添加剂（TBB、TTB），其熔沸点高、挥发性极低，可长期驻留活性层，避免了传统挥发性添加剂导致的形貌松弛问题，实现了优化形貌的“锁定”。

2.精准调控结晶动力学与自聚集行为：添加剂通过与 PM6（聚合物给体）、L8-BO（非富勒烯受体）形成非共价相互作用，显著延长二者结晶时间（TBB处理后，PM6从0.18 s延长至0.30 s，L8-BO从0.16 s延长至0.29 s），提升了给受体结晶同步性，同时促进PM6进一步有序纤维化、诱导 L8-BO 形成纤维，构筑出双连续双纤维互穿网络，优化了分子π-π堆叠与晶体相干长度。

3.显著增强器件稳定性：添加剂优化的器件在510 h持续光照后PCE保留率达77.22%、80 ℃热老化后保留率达75.33%，均远超对照组；活性层墨水静置21天后仍可制备出PCE达17.05%的器件，具备优异的光稳定性、热稳定性与墨水存储稳定性。

4.具备广泛普适性：添加剂可适配多种给受体体系，包括PM6:BTP-eC9、D18:L8-BO等二元体系及D18:L8-BO:BTP-Cy-4F等三元体系，均能有效提升器件PCE，且兼容反式器件、刮刀涂布工艺，应用场景广泛。

Junyi Li, Min Deng, Siqi Huang, Xilin Lai, Jun Liao, Jin Shen, Chentong Liao,

and Qiang Peng. "Fibrillar Morphology Realized by Regulating Self-Aggregation and Crystallization Kinetics from Non-Volatile Solid Additives for Efficient Polymer Solar Cells "Adv. Funct. Mater. 2025, e24685.

https://doi.org/10.1002/adfm.202524685

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