成都理工彭強&鄧敏AFM：非揮發性固體添加劑助力高效聚合物太陽能電池

聚合物太陽能電池（PSCs）中存在聚合物給體（PDs）難以形成規整纖維結構、非富勒烯小分子受體（NF-SMAs）無法自發成纖的問題。

近日，成都理工大學彭強&鄧敏研究團隊創新性開發了1,3,5-三苯基苯（TBB）和1,3,5-三(2 - 噻吩基)苯（TTB）兩種三維非揮發性固體添加劑，通過調控 PM6 和 L8-BO 的自聚集與結晶動力學，顯著延長二者結晶時間，不僅增強了 PM6 的纖維化程度，還誘導 L8-BO 形成纖維，最終構建出雙連續雙纖維互穿網絡形貌，大幅提升了激子解離與電荷傳輸效率；經 TBB 和 TTB 處理的二元器件功率轉換效率（PCE）分別達19.20%和18.60%，遠高于對照組的 17.49%，將 TBB 應用于PM6:L8-BO:BTP-Cy-4F 三元器件時，PCE 更是突破至20.30%，為高效 PSCs 的制備提供了新策略。該成果以"Fibrillar Morphology Realized by Regulating Self-Aggregation and Crystallization Kinetics from Non-Volatile Solid Additives for Efficient Polymer Solar Cells"為題發表于Advanced Functional Materials。

研究亮點

1.創新非揮發性固體添加劑設計：開發了兩款 3D 結構非揮發性固體添加劑（TBB、TTB），其熔沸點高、揮發性極低，可長期駐留活性層，避免了傳統揮發性添加劑導致的形貌松弛問題，實現了優化形貌的“鎖定”。

2.精準調控結晶動力學與自聚集行為：添加劑通過與 PM6（聚合物給體）、L8-BO（非富勒烯受體）形成非共價相互作用，顯著延長二者結晶時間（TBB處理后，PM6從0.18 s延長至0.30 s，L8-BO從0.16 s延長至0.29 s），提升了給受體結晶同步性，同時促進PM6進一步有序纖維化、誘導 L8-BO 形成纖維，構筑出雙連續雙纖維互穿網絡，優化了分子π-π堆疊與晶體相干長度。

3.顯著增強器件穩定性：添加劑優化的器件在510 h持續光照后PCE保留率達77.22%、80 ℃熱老化后保留率達75.33%，均遠超對照組；活性層墨水靜置21天后仍可制備出PCE達17.05%的器件，具備優異的光穩定性、熱穩定性與墨水存儲穩定性。

4.具備廣泛普適性：添加劑可適配多種給受體體系，包括PM6:BTP-eC9、D18:L8-BO等二元體系及D18:L8-BO:BTP-Cy-4F等三元體系，均能有效提升器件PCE，且兼容反式器件、刮刀涂布工藝，應用場景廣泛。

Junyi Li, Min Deng, Siqi Huang, Xilin Lai, Jun Liao, Jin Shen, Chentong Liao,

and Qiang Peng. "Fibrillar Morphology Realized by Regulating Self-Aggregation and Crystallization Kinetics from Non-Volatile Solid Additives for Efficient Polymer Solar Cells "Adv. Funct. Mater. 2025, e24685.

https://doi.org/10.1002/adfm.202524685

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