有機太陽能電池憑借其質(zhì)輕、柔軟并且可制備大面積器件等突出優(yōu)點，被認為是具有重大應(yīng)用前景的新能源技術(shù)。由于本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光伏性能很大程度上依賴活性層的形貌，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室研究員侯劍輝課題組開展了一系列關(guān)于優(yōu)化活性層形貌的工作（Adv.Mater.2012,24,6335-6341；J.Phys.Chem.C2013,117,14920-14928；Adv.Mater.2017,29,1703777）。作為優(yōu)化有機太陽能電池活性層形貌的主要方法，使用高沸點溶劑添加劑，例如1,8-二碘辛烷，能夠有效提高器件的光伏性能。但這種方法在有機太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)中存在嚴重的問題，尤其是殘留的高沸點溶劑添加劑會影響器件的穩(wěn)定性以及重現(xiàn)性。近年來，非富勒烯受體由于其具有強吸收、高度可調(diào)性以及良好穩(wěn)定性，引起領(lǐng)域內(nèi)的廣泛關(guān)注并取得了十分突出的結(jié)果。隨著對這類非富勒烯太陽能電池的深入研究，研究人員發(fā)現(xiàn)這類受體分子端基的堆積結(jié)構(gòu)對其電荷傳輸性能有重要影響。

近期，在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院的支持下，研究人員根據(jù)非富勒烯受體的分子結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計并合成了一類可揮發(fā)的固體添加劑。這類可揮發(fā)固體添加劑具有與非富勒烯受體端基相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能有效促進非富勒烯受體的有序排列，提高活性層電荷傳輸性能，從而有效提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率。研究人員詳細研究了添加劑對活性層形貌的影響并提出了這類添加劑的工作機制，并且還通過實驗證明，相比于溶劑添加劑處理的電池器件，采用揮發(fā)性固體添加劑制備的器件具有更好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。研究結(jié)果發(fā)表在近期的《自然-通訊》上（Nat.Commun.2018,9,4645）。

圖：可揮發(fā)固體添加劑的工作機制示意圖以及所優(yōu)化的器件性能