揭示溶剂添加剂对有机太阳能电池形貌及给体材料结晶结构的影响

　　在体异质结有机太阳电池中，活性层微观形貌问题对其器件性能有着重要的影响。目前具有多种优化方法可以调控活性层的微观形貌，其中溶剂添加剂简单方便且能大幅度提升光伏性能是一种普适性强形貌调控方法。但是，这种有效的微观调控方法的作用机制仍然没有被解释清楚。北京交通大学光电子技术研究所赵谡玲课题组对溶剂添加剂的作用机制进行了深入的研究，相关研究成果发表在2016年6月22日的《ACS Applied Materials & Interfaces》上。 

　　该课题组发现在诸多溶剂添加剂中如1,8-辛二硫醇（ODT），1,8-二碘辛烷（DIO），二苯醚（DPE），氯萘（CN）与体异质结活性层中给体材料PffBT4T-2OD分子之间的相互作用有所差异。在光电特性中添加溶解给体材料和受体材料的CN器件的光电转换效率将优于添加只能溶解受体材料的DIO器件。添加了CN器件短路电流提升到了17.752 mA/cm2，填充因子FF提升到了73.1%，光电转换效率提升到10.25%。光电性能的提升主要归因于添加剂改善了微观形貌和聚合物分子堆积取向使得活性层的电荷传输更加的畅通。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1A-漫散射站的GIWAXS和GIXRD两种探测模式精细地对不同处理条件下的活性层薄膜内部分子晶体结构进行了研究。发现DIO和CN这两种添加剂对成膜过程中高分子聚合物的堆积取向上有着不同的引导作用。在平行于基底face-on方向DIO将会引导聚合物分子沿π-π键方向（010）堆积结晶，而CN则引导聚合物沿烷基链方向（h00）堆积结晶。而在垂直于基底edge-on方向表现出与face-on相反的堆积结晶规律。同步辐射光源有力的探测到了聚合物高分子结晶堆积方向规律性变化，使得进一步的了解添加剂改善体异质结有机太阳能电池活性层微观形貌的作用机制。

　　发表文章： 

　　Jiao Zhao, Suling Zhao,* Zheng Xu, Bo Qiao, Di Huang, Ling Zhao, Yang Li, Youqin Zhu, and Peng Wang. Revealing the Effect of Additives with Different Solubility on the Morphology and the Donor Crystalline Structures of Organic Solar Cells. ACS Applied Materials & Interfaces 8(28): 18231-18237, 2016.