通过选择性地与受体组分相互作用，各类固体添加剂可提高有机太阳能电池（OSC）的能量转换效率（PCE）。然而，由于有效的活性层由供体和受体材料组成，仅通过操纵受体组分很难获得所需的形貌，限制了PCE的进一步改进。基于此，西安交通大学凡群平&西安科技大学李宇翔&香港理工大学马睿杰&中国石油天然气管道研究院Long Jiang团队开发了两种具有相同噻吩-苯-噻吩主链（无卤素D1-H）但不同卤素取代基（氟化D1-F和氯化D1-Cl）的固体添加剂，以探究OSC中固体添加剂卤化变体的工作机制，相关成果于2024年10月3日发表于Advanced Functional Materials期刊。与具有连续电荷分布的D1-H不同，D1-F和D1-Cl在苯核中显示出孤立的正电荷分布，在噻吩中显示出负电荷分布，从而与供体（PM6）和受体（L8-BO）都具有更强的非共价相互作用，尤其是D1-Cl。因此，D1-Cl 处理的活性层获得了优化的相分离和改进的分子堆积，将 OSC 的 PCE 提高到 18.59%，器件稳定性提高，而 D1-H 处理的 OSC 的 PCE 提高到 17.62%。此外，使用 D18:L8-BO 和 D18:BTP-eC9 作为活性层，D1-Cl 处理的二元 OSC 分别获得了 19.29% 和 19.39% 的出色 PCE。这项工作表明，在固体添加剂中开发的卤化工程可以有效调节形貌，从而提高 OSC 的 PCE 和稳定性，并阐明了潜在的机制。
论文信息：W. Su, X. Zhou, Q. Wu, Y. Wu, H. Qin, Z. Liang, H. Li, H. Bai, J. Guo, L. Jiang, Y. Liu, R. Ma, Y. Li, W. Zhu, Q. Fan, Halogenation Engineering of Solid Additives Enables 19.39% Efficiency and Stable Binary Organic Solar Cells via Manipulating Molecular Stacking and Aggregation of Both Donor and Acceptor Components. Adv. Funct. Mater. 2024, 2415090. https://doi.org/10.1002/adfm.202415090
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