王涛团队Small:新型固体添加剂提高有机太阳能电池的效率和稳定性（王涛团队Small:新型固体添加剂提高有机太阳能电池的效率和稳定性）

王涛团队Small:新型固体添加剂提高有机太阳能电池的效率和稳定性（王涛团队Small:新型固体添加剂提高有机太阳能电池的效率和稳定性）研究结果显示，经INB-F和INB-Cl处理后的基于PM6:Y6-BO的OSCs器件最佳PCE值分别为16.7%和16.3%，优于未经任何添加剂处理或相当于经DIO处理的对照组器件。值得注意的是，在连续光照下运行1000小时后，相应器件仍能保持约初始效率的60%，并且T80寿命高达523小时，而未处理的器件T80寿命为66.2小时，DIO处理的器件仅为6.6小时。此外，在基于PM6:Y7-BO的OSCs器件中，同时提高的器件效率和工作寿命也是有效的，这表明INB-F和INB-Cl两种固体添加剂可以在分子水平上调节NFA分子的π-π堆积和聚集，可以进一步提高器件性能。图2:有无添加剂情况下NFA分子吸附模拟图1:相关分子结构式2.简介鉴于以上的考虑，近日，武汉理工大学王涛教授研究团队设计并合成了两种新型挥发性卤化物固体添加剂：INB-F和INB-Cl，二者的化学结构由茚酮单元和F或Cl封端的

导语：研究人员通过设计合成了新型卤化物固体添加剂INB-F和INB-Cl，将其应用到有机太阳能电池（OSCs）之中，不仅可以提高光电转换效率还可以增强器件稳定性。

1.前言

近年来，基于非富勒烯受体（NFA）的有机太阳能电池（OSCs）取得了飞速发展，单结体异质结（BHJ）OSCs的最大光电转换效率（PCE）已经突破了18%，进一步推动了OSCs的商业化进程。这其中的因素既与新型光伏材料有关，又与优化分子堆积密不可分。然而，OSCs的商业化不仅取决于器件的PCE，很大程度上还取决于它们的稳定性，其受到光活性材料的化学结构、光敏性、光氧化、温度诱导相变和电极界面诱发的降解等众多影响。

在各种形态优化策略中，液体添加剂例如1 8-二碘辛烷（DIO）、二苯醚（DPE）、1-氯萘（CN）等被证明可以增强分子堆积和结晶度，形成适当的相分离，从而提高光吸收率，促进电荷分离和传输，最终提高OSCs的光伏性能。然而，这些液体添加剂的不足之处在于它们的沸点相对较高，因此在处理过程中不易挥发，通常作为残留溶剂影响活性层的纳米级形态从而破坏长期稳定性。为了避免这种负面影响，研究人员采用固体添加剂的方法，其挥发温度通常在100℃左右，在控制分子堆积和结构有序的同时并不会影响活性层的稳定性。

图1:相关分子结构式

2.简介

鉴于以上的考虑，近日，武汉理工大学王涛教授研究团队设计并合成了两种新型挥发性卤化物固体添加剂：INB-F和INB-Cl，二者的化学结构由茚酮单元和F或Cl封端的苯基单元组成。研究人员将其作为固体添加剂应用到基于PM6:Y6-BO和PM6:Y7-BO的OSCs器件中，并仔细探究了它们对共混物形貌、光伏性能和运行寿命的影响。分子动力学模拟（MDS）表明，这些固体添加剂的存在可以降低NFA分子间的吸附能，从而提高NFA分子间的π-π堆积，进一步增强光吸收和电子迁移率。

图2:有无添加剂情况下NFA分子吸附模拟

研究结果显示，经INB-F和INB-Cl处理后的基于PM6:Y6-BO的OSCs器件最佳PCE值分别为16.7%和16.3%，优于未经任何添加剂处理或相当于经DIO处理的对照组器件。值得注意的是，在连续光照下运行1000小时后，相应器件仍能保持约初始效率的60%，并且T80寿命高达523小时，而未处理的器件T80寿命为66.2小时，DIO处理的器件仅为6.6小时。此外，在基于PM6:Y7-BO的OSCs器件中，同时提高的器件效率和工作寿命也是有效的，这表明INB-F和INB-Cl两种固体添加剂可以在分子水平上调节NFA分子的π-π堆积和聚集，可以进一步提高器件性能。

图3: 相关器件的光伏性能与稳定性

3.总结

综上，该工作不仅获得了两种新型固体添加剂用以提高OSCs器件性能，同时也为相关的分子机理解析提供了新的看法。相关研究成果现已发表在《Small》上，题为“Simultaneously Enhanced Efficiency and Operational Stability of Nonfullerene Organic Solar Cells via Solid-Additive-Mediated Aggregation Control”。

本文关键词：有机太阳能电池，固体添加剂，稳定性，INB-F，INB-Cl。

4.材料

PM6：1802013-83-7

Y6-BO：2389125-23-7