实验室陈军武教授团队：冷升华准固体添加剂实现高效率与长寿命运行的二元有机太阳能电池

有机太阳能电池（OSCs）具备轻量、柔性和溶液可加工等优势，在便携设备与建筑一体化光伏等领域前景广阔。Y系列非富勒烯受体的突破使单结与叠层器件效率均超20%，但商业化仍受长期稳定性和规模化制备限制。高效BHJ-OSCs的关键在于构建兼具高界面面积与连续电荷通道的最优给-受体网络形貌。当前的形貌优化策略中，因多功能且效果显著，添加剂工程已成为最受关注的研究方向。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的陈军武教授课题组利用可原位去除的准固体添加剂，实现了高效率且长寿命运行的二元有机太阳能电池，有望拓展有机光伏活性层添加剂领域的应用。

文章揭示了添加剂的物理状态（液态、类固态、固态）对有机太阳能电池（OSC）活性层成膜动力学具有决定性影响。研究团队选用三种同分异构体oDF（液态）、mDF（类固态）和pDF（固态）作为原位可移除（in situ removable, ISR）添加剂，在旋涂干燥过程中调控PM6:L8-BO体系的相分离与结晶行为。其中类固态的mDF表现出独特的“冷升华”特性：它在溶剂挥发初期延缓干燥过程，为分子重排提供更宽的时间窗口；而在中间阶段却能加速L8-BO的结晶，促进更紧密的π-π堆积、更大的相干长度以及优化的垂直相分布（底部富集给体PM6，顶部富集受体L8-BO），从而构建出高纯度、高有序性的双连续互穿网络。mDF与受体L8-BO之间具有最强的非共价相互作用（DFT计算显示结合能最负），但又能在成膜后完全挥发，不留残余。这不仅有效抑制了非辐射复合损失（表现为更高的电致发光量子效率EQEEL和更低的ΔE3），还避免了传统高沸点液体添加剂（如DIO）因残留导致的光热不稳定性问题。

相关研究成果以“Cold-Sublimating Quasi-Solid AdditiveEnables High Efficiency and Long Operational Stability Binary Organic SolarCells”为题发表在Advanced Energy Materials上，其中通讯作者为陈军武教授，第一作者为张泽升博士生。该研究工作得到了中国国家自然科学基金（项目号：52573195、22179040），广东省基础与应用基础研究重大项目（2019B030302007）以及广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515012693）的资助等科研项目的资助。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202505276