朱卫国教授团队宋欣等人连续在《Adv. Mater.》发表有机太阳能电池重要进展

厚膜(>300 nm)有机太阳能电池(OSCs)由于与用于大规模连续制造工艺的商业卷对卷印刷技术兼容而获得了越来越多的关注。然而由于厚膜条件下给体/受体(D/A)排列的不可控性，受限制的激子分离和严重的载流子陷阱显著地阻碍了光伏性能和可操作性。宋欣等人结合LBL沉积技术和3D星形三聚体(BTT-Out)诱导的预膨胀(TIP)策略，发展了BTT-Out并入到掩埋的D18给体层中制造厚膜OSCs新工艺。研究表明，BTT-Out三聚体的特殊构型和自发的自组装行为可以预膨胀D18网络，促进受体的渗透，加速D/A界面的形成，从而增强引发极化子的形成和空穴转移动力学，有效促进激子的分离。同时，这种膨胀过程的调节有利于引发L8-BO受体的自组装，改善载流子输运通道并减轻载流子陷阱。因此TIP改性的薄膜OSCs器件实现了20.3%(薄膜)和18.8%(厚膜)的冠军性能，并具有优异的稳定性，是厚膜OSCs报告的最高性能之一。

相关成果近期以题为《Rational Regulation of Layer-by-Layer Processed Active Layer via Trimer-Induced Pre-Swelling Strategy for Efficient and Robust Thick-Film Organic Solar Cells》发表于材料科学顶级期刊《Advanced Materials》，常州大学宋欣教授为最后通讯作者、朱卫国教授及中科院青岛能源所包西昌研究员和孙成博士为共同通讯作者。

此外，宋欣教授等人在挥发性固体添加剂（VSA）提高有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率（PCE）方面也取得重要进展。该团队针对高挥发性单环添加剂的作用机理已得到深入研究，而低挥发性稠环VSA对分子聚集和激子/载流子动力学的影响尚不清楚的问题，选择3,6-二溴噻吩并[3,2-b]噻吩（3,6TTBr）作为低挥发性稠环VSA的代表，以阐明其工作机制。研究发现，刚性平面的3,6TTBr分子吸附在L8-BO（受体）的末端单元上，诱导相邻分子产生松散空间。低挥发性的3,6TTBr有利于L8-BO的中心-末端堆积和较大的片段间距，从而缓解了L8-BO的过度聚集，诱导有序堆积。结果表明，3,6TTBr处理降低了L8-BO薄膜的聚集猝灭效应，提高了L8-BO薄膜的光致发光量子产率和激子寿命，同时降低了陷阱密度，改善了载流子输运性能，使光电转换效率达到20.1%。为了验证其普适性，该团队开展了另一种低挥发性稠环固体1，5-二溴萘（1，5-BN）的研究，使用1，5-BN的器件同样获得了20.5%的PCE，研究进一步阐明了低挥发性稠环VSA策略对提高OSC性能的有效性。

相关成果以“Low-Volatility Fused-Ring Solid Additive Engineering for Synergistically Elongating Exciton Lifetime and Mitigating Trap Density Toward Organic Solar Cells of 20.5% Efficiency”为题发表在材料科学顶级期刊《Advanced Materials》 上。宋欣教授为第一作者，苏州大学陈先凯教授为通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202420631。

https://doi.org/10.1002/adma.202418393。

常州大学朱卫国教授团队介绍：http://zwg.cczu.edu.cn/

                                                                                            一审/朱梦冰 二审/熊慧琴 三审/王亚飞