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1研究背景
随着全球能源危机的加剧和环境污染问题的日益严重，开发新型、高效的能源存储与转换材料成为了科学研究的热点。在众多候选材料中，聚合物太阳能电池（PSCs）因其低成本、轻质、结构可调谐和机械柔韧性等优点而备受关注。特别是全聚合物太阳能电池（all-PSCs），由于其电子给体和受体均由导电聚合物组成，因其出色的机械性能和稳定性而被认为是实现PSCs实际应用的最吸引人的候选材料。然而，all-PSCs的光电转换效率（PCE）仍然低于基于小分子受体的PSCs，主要原因是活性层形态的非理想性，这导致了复杂的分子间相互作用和聚集行为，使得实现具有适当相分离和理想分子排序的最优形态变得非常困难。因此，合理控制形态对于进一步提高all-PSCs的光伏性能至关重要。
2成果简介
在这项研究中，研究人员开发了两种挥发性固体添加剂，二苯并噻吩（DBTP）和4-溴二苯并噻吩（4-BDBTP），以精细调控all-PSCs的形态。研究表明，4-BDBTP处理的PM6:PY-DT all-PSC实现了19.30%的高效率（认证为18.82%）。此外，4-BDBTP的适用性已在PM6:PY-IT、PM6:PY-C11和PBDB-T:PY-DT系统中得到验证，这些系统均显示出效率的提高。这些发现突出了固体添加剂在调节all-聚合物混合物中分子聚集和堆积中的有前景的作用，为制造高效率和稳定的all-PSCs提供了宝贵的见解。3图文导读
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图1 展示了PM6、PY-DT、DBTP和4-BDBTP的化学结构，以及它们的紫外-可见吸收光谱。图中还展示了在不同条件下处理的PM6和PY-DT薄膜的吸收光谱。![]()
图2 展示了不同处理条件下all-PSCs的电流密度-电压（J-V）特性，以及不同处理条件下all-PSCs的外部量子效率（EQE）光谱和效率分布箱线图。![]()
图3 展示了不同处理条件下PM6:PY-DT混合物的原子力显微镜（AFM）高度图像和相位图像，以及它们的二维掠入射宽角X射线散射（GIWAXS）图案。![]()
图4 展示了在不同条件下处理的PM6:PY-DT混合物在热退火过程中的原位紫外-可见吸收测量结果。![]()
图5 展示了不同处理条件下PM6:PY-DT混合物的瞬态吸收光谱（TAS）图像。
4小结
这项研究成功开发了一种新型固体添加剂4-BDBTP，以提高all-PSCs的效率和稳定性。通过在PM6:PY-DT中添加挥发性4-BDBTP，可以很好地调控PM6和PY-DT在薄膜沉积和热退火过程中的聚集行为，从而形成具有适当相分离尺度的明确纤维网络形态，有效增强了激子的解离和电荷传输，并减少了电荷复合。因此，PM6:PY-DT二元all-PSC实现了高达19.30%的PCE（认证为18.82%）。此外，当使用4-BDBTP作为固体添加剂时，PM6:PY-IT、PM6:PY-C11和PBDB-T:PY-DT混合物也实现了更高的PCE值，显示了4-BDBTP在提高all-PSCs光伏性能方面的卓越普遍性。这项工作强调了固体添加剂在调节all-PSCs形态中的重要性，为未来all-PSCs的光伏性能和稳定性的进一步发展做出了贡献。文献：
DOI https://doi.org/10.1039/D4EE02978J推荐阅读：
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