基于Y6类受体的纤维形貌调控——实现光伏性能提升

近年来，有机光伏领域由于新型受体材料的开发而迅速发展，器件光电转换效率已经超过18%。由于有机半导体中光生激子的本征物理特性，以及有机半导体薄膜较低的迁移率，本体异质结形貌一直是影响器件性能的关键因素。早期的研究中，受体材料主要采用富勒烯受体PCBM，该材料电子传输性能好，结晶性弱，形貌简单。而非富勒烯受体材料多样性高，物性差异大，给受体的结晶可以诱导形成多尺度的复杂结构，形貌调控难度大，构效关系不明确。如何理解非富勒烯共混薄膜内部的运作机制，并有效地指导新型材料的开发和器件制备工艺的改进，是效率进一步提升的关键。解决非富勒烯体系的形貌问题，核心思路是解决非富勒烯受体结晶形貌的问题。近年来Y6类受体的出现极大地提升了器件的效率，而其结晶形貌的调控依然比较困难。课题组在认识到Y6受体特殊的类聚合物堆积结构的基础上，对其结晶形貌优化开展了一系列的工作，通过受体材料之间相互作用来调控共混膜的整体形貌。通过合理的材料筛选，构建了Y6-Y6-BO，Y7-Y7-BO受体组分对，最终构建成功窄片层晶体堆积（eutectic lamellae），这一成果近期以“High‐Efficiency Organic Photovoltaics using Eutectic Acceptor Fibrils to Achieve Current Amplification”为题，发表在Advanced Materials 上。