陆仕荣NC.：Allylrhodanine处理的全小分子OSCs突破18.43%效率

主要内容

固体添加剂（SAs）可有效改善有机太阳能电池（OSCs）的活性层形貌并提升器件性能，但在全小分子有机太阳能电池（ASM-OSCs）中，受施主-受主间强结晶作用的限制，固体添加剂的调控效能大幅受限，且其背后的作用机制尚未明确。针对这一瓶颈，台州学院陆仕荣、钟恋，中科院重庆绿色智能技术研究院黎静，以及蔚山国立科学技术研究院ChangdukYang等人联合开展研究，提出了一种挥发性固体添加剂（VSA）调控策略，为高效ASM-OSCs的制备提供了创新性解决方案。

该团队选取与施主材料MPhS-C2结构相似的3-烯丙基罗丹宁（3-AR）作为挥发性固体添加剂（VSA），在MPhS-C2:N3基ASM-OSCs中实现了活性层分级形貌的精准调控与优化。值得关注的是，结合理论计算与薄膜形貌分析发现，从热力学角度而言，3-AR与受主材料N3分子的相互作用趋势更强；这种分子层面的选择性分子间相互作用，在宏观尺度上具体体现为施主与受主材料的结晶度差异调控。此外，原位吸收光谱分析证实，3-AR添加剂可加快施主、受主两相的成膜进程，有效缩窄成膜窗口，抑制二者的横向过度聚集与过度结晶，同时促进施主-受主在垂直方向上的均匀分布。

多种表征手段（如掠入射广角X射线散射（GIWAXS）、透射电子显微镜（TEM）、荧光寿命成像光谱（FLAS））的测试结果表明，3-AR改性不仅实现了活性层相分离的优化——施主-受主相畴关联长度（CCLs）小幅减小、相畴尺寸更均匀，还通过分级形貌优化提升了活性层垂直方向的均一性。上述优异的形貌特征协同作用，显著提升了器件电荷迁移率与激子解离效率，同时有效延长了激子与电荷的寿命（相关测试手段：空间电荷限制电流（SCLC）、瞬态光电流（TPC）、瞬态光电压（TPV）、飞秒瞬态吸收（fs-TA））。

基于该调控策略，经3-AR改性的MPhS-C2:N3基全小分子器件，光电转换效率（PCE）达18.43%（认证效率18.16%），创下二元全小分子有机太阳能电池已报道的最高效率纪录。该团队的研究不仅实现了高效ASM-OSCs的分级形貌精准调控，还揭示了多组分共混体系中固体添加剂的作用本质——远不止于“结构相似性”这一简单原理；同时建立了挥发性固体添加剂（VSA）工程化设计的新范式，为进一步提升ASM-OSCs的光电转换效率、推动该领域实现突破性进展提供了重要理论与技术支撑。

文献信息

Allylrhodanine-processedall-small-moleculeorganicsolarcellachievesan18.43%efficiencybreakthrough

DuolingCao,LianZhong,ZheSun,JintongSun,HuyenThiLeMai,JinyuanZhang,JingjingZhao,QianguangYang,WeijieDing,ZhipengKan,ChangdukYang,JingLi&ShirongLu

https://www.nature.com/articles/s41467-026-68924-0