北京
抑制非辐射复合能量损失（ΔEnr）是构筑高效有机太阳能电池（OSCs）的核心关键，却仍存在诸多亟待解决的难题。江汉大学 阳仁强、王迅昶、Liangliang Chen等人设计合成了两种新型不对称给体-受体型非挥发性固体添加剂a-ADI与a-ATI，利用偶极作用诱导活性层材料产生分子间相互作用，同步实现非辐射复合能量损失的有效降低与活性层薄膜形貌的精准优化。
测试结果表明，L8-BO薄膜的光致发光量子产率（PLQY）由2.24%分别提升至a-ADI体系的3.88%与a-ATI体系的3.14%；D18:L8-BO共混膜电致发光量子产率由$1.24× 10⁻⁴分别提升至2.85 × 10⁻⁴和$1.99× 10⁻⁴，对应器件非辐射复合能量损失可分别低至0.205 eV与0.214 eV。进一步研究表明，得益于独特的给体-受体分子结构与偶极矩效应，两种添加剂均可与活性层产生强分子间相互作用，显著提升L8-BO的光致发光量子产率与电致发光外量子效率（ΔEnr），将初始0.226 eV的非辐射复合能量损失分别降至a-ADI体系0.205 eV、a-ATI体系0.214 eV。
该类不对称D-A型固体添加剂能够有效调控活性层聚集行为与微观形貌，诱导共混体系形成高度有序的互穿网络结构，既优化电荷平衡传输，又显著提升激子解离效率及界面电荷抽取、收集能力，有效改善器件载流子迁移率。
经a-ADI与a-ATI改性的D18:L8-BO二元有机太阳能电池，分别实现20.56%与19.87%的光电转换效率（PCE）；其中a-ADI改性器件斩获最高光电转换效率20.56%，开路电压可达0.925 V。在无阴极界面层的逐层沉积结构中，a-ADI修饰的L8-BO基二元器件仍可维持0.864 V的高开路电压，光电转换效率达到17.02%，三元体系器件效率更是突破至20.76%。
稳定性测试显示，a-ADI改性器件在持续光照与持续加热双重条件下，T₈₀寿命均超过500 h；同时a-ADI还具备优异的体系普适性，可使D18:L8-BO:BTP-eC9、PM6:L8-BO、PM6:BTP-eC9、PM6:Y6等多种经典体系分别实现20.76%、20.02%、19.38%、18.90%的高光电转换效率。
该研究充分证实了不对称二酰亚胺类添加剂在抑制非辐射复合、优化共混形貌方面的突出应用潜力，证明不对称D-A型固体添加剂是同步降低能量损失、调控活性层形貌的高效技术策略，不仅为超低能量损失、高性能有机光伏器件的构筑提供了理论支撑与实验依据，也为高效率、可规模化制备有机太阳能电池提供了可行的技术新路径。
文献信息
Non-RadiativeLossSuppressionviaaNovelAsymmetricAnthracene-DiimideAdditive:APathwayto20.56%EfficientBinaryOrganicSolarCells
JunhongLiang,LiangliangChen,JianhongWei,WentaoMiao,YurongHe,QingqiuZhu,WeipengChen,PengzhiGuo,ChenglongWang,YaoWu,XunchangWang,RenqiangYang
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75752
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