近日，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院碩士研究生蔣夢云以第一作身份在國際頂級期刊ACS Energy Letters發(fā)表題目為“Two-Pronged Effect of Warm Solution and Solvent-Vapor Annealing for Efficient and Stable All-Small-Molecule Organic Solar Cells”的研究論文。北京理工大學(xué)為第一通訊單位，北京理工大學(xué)安橋石特別研究員、王金亮教授和北京交通大學(xué)張?？〗淌跒楣餐ㄓ嵶髡?。本研究得到了國家自然科學(xué)基金，北京市自然科學(xué)基金和北京理工大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)啟動計劃等項目的資助及北京理工大學(xué)分析測試中心的支持。

有機太陽能電池（organic solar cells，OSCs）具有原材料豐富、質(zhì)量輕、柔性、半透明、多彩、可大面積制備等一系列的獨特優(yōu)勢，是一種有潛力的綠色光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，符合我國可持續(xù)發(fā)展要求，已成為當(dāng)今新能源領(lǐng)域最富有生機和活力的研究前沿之一。小分子材料具有明確的分子結(jié)構(gòu)、批次穩(wěn)定性好、易制備和純化等優(yōu)勢。基于小分子給受體材料的OSCs展現(xiàn)出巨大商業(yè)化潛力。然而，由于小分子有源層形貌敏感且難以調(diào)控，其效率遠(yuǎn)落后于其它類型的OSCs。

不同處理工藝對有源層表面形貌和體形貌的影響

在本項研究中，研究者采用了熱溶液(warm solution, WS)和溶劑熏蒸退火(solvent-vapor annealing，SVA)雙管齊下的策略來調(diào)控小分子有源層的形貌。其中WS不僅能夠提升給受體材料(B1和BTP-eC9)的溶解度，而且在成膜過程中能夠加速溶劑揮發(fā)，減少成膜時間，使有源層中分子分布更加均勻，形成光滑無孔的混合薄膜；SVA可調(diào)控成膜后的分子動力學(xué)，延長分子自組裝時間。通過控制SVA時間可優(yōu)化有源層中的相分離和分子排布。通過WS+SVA的協(xié)同作用，有源層形貌得到較大改善，提升了器件的光子俘獲、激子解離、載流子傳輸和收集，從而使其獲得15.68%的效率，這是當(dāng)時二元小分子OSCs的最高效率值。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01289