常州大学宋欣等人EES：通过中间相工程的协调成膜动力学开发对厚度不敏感的有机太阳能电池

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前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）因其制备简单、质量轻、半透明及可柔性化等特点在建筑一体化、柔性智能设备等领域有广阔的应用前景，被认为是继硅基太阳能电池、钙钛矿太阳能电池之后的新能源重点发展方向。为实现OSCs的产业化，有机给受体材料需要与大面积连续涂布设备实现较好兼容。然而涂布设备的快速连续工作会导致活性层厚度差别大。为避免厚薄不均一导致的孔洞现象，活性层厚度需要>300 nm才能满足OSCs商业化的要求。但由于厚膜OSCs的电荷复合几率远高于薄膜OSCs，常常导致厚膜 OSCs效率的衰减。为了实现从实验室规模到工业化高通量制备的过渡，最重要的是获得电荷传输能力最佳的厚活性层形貌，实现厚膜OSCs的高效能量转换。

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文献简介

有鉴于此，近日，常州大学朱卫国教授、宋欣副教授研究团队报道了一种中间相工程（ISE）策略，采用了先进的原位吸收、荧光及光散射技术，首次实时观察到ISE策略诱导受体分子有序聚集的全过程，同时通过刮刀涂层方法构建具有高性能和长期可操作性的厚度不敏感型OSCs器件。研究人员以Y6类分子为受体，通过添加低成本、挥发性的1,3,5-三溴苯（TBr）固体作为工艺助剂，由于TBr和该类受体之间的紧密分子间相互作用将形成中间态，因而可以调控成膜动力学，最终提高结晶度和明显的分级相分离。由于本体异质结纳米形貌的特殊调节，ISE处理的器件呈现出改善的载流子传输和收集动力学，同时抑制了陷阱密度和陷阱辅助复合。

研究结果显示，基于PM6:L8-BO的实现了高达19.1%的功率转换效率（PCE）和80.7%的填充因子（FF），比对照器件提高了20.1%。更重要的是，由于结晶度的增加，可以通过刮刀涂布工艺制备高效厚膜OSCs，其中器件厚度>300 nm时可获得高达17.8%的PCE，是厚膜器件的效率最高值之一。此外，利用ISE策略制备的器件表现出升级的光稳定性，T80寿命从106小时提高到492小时。这些数据表明，所开发的ISE策略不仅可以获得适当的纳米形貌，在提高OSCs器件光伏性能的同时，还能提高器件的厚度不敏感特性。

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文献总结

综上，该工作中开发的ISE策略机制有望为OSCs和其它有机光电器件的性能提升提供合理的指导。相关研究成果最新发表于国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》上，题为“The coordinated film-formation dynamics by intermediate state engineering enables efficiently thickness-insensitive organic solar cells”。

本文关键词：有机太阳能电池，中间状态工程，形貌调节，分子堆积。

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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