【仪表网 研发快讯】近期，北京理工大学化学与化工学院硕士研究生毛鹏在材料类国际顶级期刊《 Materials Science and Engineering: R: Reports 》(IF: 31.6)上发表题目为“In-situ volatilization of solid additive assists as-cast organic solar cells with over 20?% efficiency”的研究论文。北京理工大学为唯一通讯单位，安桥石特别研究员和王金亮教授为共同通讯作者。
 

　　溶液处理的有机太阳能电池(OSCs)以其色彩丰富、半透明、柔性、低成本等独特的优势，在构建集成光电子器件和柔性电子设备方面展现出巨大的应用前景。随着有机半导体和器件工程的不断创新，单结OSCs的功率转换效率(PCE)已达到20%以上，达到了工业化应用的门槛。然而，高性能的OSCs通常依赖于复杂的前处理及后处理技术优化活性层形貌，显著增加了器件的生产成本。此外，复杂的工艺通常会导致器件稳定性、可重复性和与大规模生产兼容性方面的系列问题。因此，开发加工工艺简单，高效的OSCs具有重要意义。铸态OSCs因活性层制备无需附加任何优化工艺，其无疑是降低器件加工成本最有效的方案。此外，铸态器件中材料与器件的构效关系更为直接，有利于推动有机光伏材料的发展。受启发于高挥发性固体添加剂，如果活性层在制备过程中，添加剂能够完全挥发，而无需热退火处理，则器件可视为多组分的铸态OSCs。在这项工作中，该团队将高挥发性固体添加剂DBDF引入不同体系制备了系列器件(图1)，并对其构效关系进行了系统研究。
 

图1.材料特性及固体添加剂DBDF原位挥发性质研究。
 

　　成膜动力学与形貌研究证明表明，在无需额外前/后处理工艺的条件下，DBDF在旋涂过程中能够完全原位挥发(图2)，进而诱导活性层形成更优的分子堆积和给受体垂直相分离结构，从而促进器件中电荷的高效生成与提取。此外，有序的分子堆积使给体和受体的吸收光谱发生红移，有利于捕获更多光子，进一步增强了电荷生成效率。以经典PM6:Y6为活性层，基于DBDF的OSCs无需额外工艺优化即实现了18.1%的优异PCE，且展现出优异的稳定性，显著优于对比器件。此外，在D18:N3:Y6-1O体系中引入DBDF后，铸态器件获得了20.2%的PCE，其性能媲美文献中基于各种复杂工艺的器件。值得注意的是，后续热退火处理因增加电压损失而对性能提升作用甚微。这项工作提出了一种简化器件制备工艺的巧妙策略，为推动低成本商业化生产OSCs的发展提供了新思路。
 

图2. 活性层成膜动力学研究。
 

　　本研究得到了中央高?；究蒲幸滴穹训淖手氨本├砉ご笱Х治霾馐灾行牡闹С?。