EcoMat：固态添加剂实现形态调控，有机太阳能电池转换效率再获突破！

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研究背景

有机太阳能电池（OSCs）由于其易于合成、对环境影响小、能量回报快，以及易于制备轻便、柔韧和半透明的器件等优势，已成为未来光伏技术的强大候选者。OSCs的光伏性能主要取决于光电活性层，该层负责吸收光子并产生电荷载体。制备体异质结（BHJ）光电活性薄膜通常涉及p型有机半导体（D，电子给体）和n型有机半导体（A，电子受体）。理想的光电活性薄膜形态是BHJ OSCs中实现高效电荷生成和传输以及抑制电荷复合的关键因素。而通常在调控光电活性薄膜形态时使用的卤化溶剂危险性高，会对人类健康和环境造成不良影响，且卤化溶剂存储和处理成本高昂。因此，开发环境友好型溶剂用以制备高性能OSCs至关重要。但受限于溶剂的溶解度和可加工性，从非卤素溶剂体系中制备得到的BHJ难以实现形貌优化。目前尚未报道使用非卤素溶剂实现BHJ形貌调控的有效方法。而近期的研究表明，固态添加剂在影响光电活性材料的自组装行为方面发挥着重要作用。

成果简介

釜山科技大学Chang Eun Song团队在EcoMat发表研究论文，报道了一种通过添加挥发性固态添加剂（DIB、DBrB和DClB）来优化光电活性薄膜形态的新方法。这种挥发性固态添加剂1,4-二溴苯（DBrB）结构简单，在光电转换效率（PCE）方面胜过使用1,4-二碘苯和1,4-二氯苯制备的有机太阳能电池（OSCs）。在经过DBrB优化的光敏材料中，通过非卤素溶剂加工制备的二元OSC实现了高达17.0%的PCE。研究表明，光电活性层中的DBrB固态添加剂在热处理过程中挥发，可以有效地微调光电活性层薄膜形态，形成理想的给体-受体相互渗透网络。这种优化的形态能够促进电荷高效传输/传递，同时抑制电荷复合，从而提高所有光伏参数。更重要的是，该工作证明了非卤素溶剂处理的DBrB可以将PM6:Y6-HU OSCs的PCE提高到18.6%，是迄今为止报道的二元OSC的最高效率。这项研究表明，新型的DBrB挥发性固态添加剂是优化光电活性层薄膜形态，提高OSC光伏性能的有效途径。

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《生态材料（英文）》（EcoMat）是由香港理工大学与Wiley共同出版的开放获取旗舰期刊，聚焦绿色能源与环境领域的先进功能材料，旨在成为国际高质量的跨学科科学研究交流平台。期刊2022年度影响因子为14.6，JCI指数1.28，5年影响因子14.7，2022年度CiteScore为15，篇均来源期刊标准影响指标为1.647。在材料科学各领域位列前茅，其中科院分区为材料科学2区、材料科学综合3区、绿色可持续发展技术3区、物理化学2区。先后收录于DOAJ、SCIE、 ESCI等数据库。

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