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  近年來，非富勒烯有機(jī)太陽能電池得到了快速發(fā)展，基于非富勒烯作為受體的電池效率取得了很大的進(jìn)步。盡管如此，這些成績都是在實(shí)驗(yàn)室基于小面積旋涂成膜（spin-coating）而獲得的。為了今后能廣泛應(yīng)用有機(jī)太陽能電池，發(fā)展大面積加工技術(shù)極為迫切。狹縫擠出成膜是一種可結(jié)合卷對卷的連續(xù)大面積加工技術(shù)，是未來大面積加工有機(jī)太陽能電池的成膜技術(shù)。而刮涂成膜（blade-coating）是狹縫擠出成膜的一種原型工具，具有類似的特征。

  事實(shí)上，有機(jī)太陽能電池的活性層形貌對光電轉(zhuǎn)化過程非常重要。相對于旋涂加工，刮涂法將對分子鏈?zhǔn)┘痈鼜?qiáng)的剪切力，改變分子排列及聚集狀態(tài)。然而，在有機(jī)太陽能電池中利用強(qiáng)剪切力來優(yōu)化強(qiáng)結(jié)晶性的活性層形貌相關(guān)研究還沒有報道。此外，在優(yōu)化形貌過程中常用到的高沸點(diǎn)添加劑難以去除，這影響器件的穩(wěn)定性，因此在器件的制備過程中要盡量減少高沸點(diǎn)添加劑的使用。

  針對上述科學(xué)問題，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬偉教授課題組，通過在空氣中旋涂和刮涂進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)剪切力的刮涂方法可以有效優(yōu)化活性層的形貌。他們采用同步輻射技術(shù)（軟／硬X射線散射）分析了旋涂和刮涂制備的薄膜的形貌特性。研究發(fā)現(xiàn)：相比于旋涂，刮涂在調(diào)控活性層形貌上具有一些固有的屬性和優(yōu)勢，比如，刮涂可以誘導(dǎo)更多的無定形有機(jī)分子形成更有序的晶區(qū)，因而可以提高結(jié)晶性和相純度。此外他們還制備了非富勒烯有機(jī)太陽能電池器件，在使用更少量高沸點(diǎn)添加劑的情況下，在空氣中刮涂獲得了比旋涂成膜更好的器件性能（>PCE 10%）和更好的器件穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為今后有機(jī)太陽能電池大面積制備的發(fā)展提供了重要指導(dǎo)。

  該研究成果近期在國際材料領(lǐng)域期刊Advanced Materials（IF 19.791）上發(fā)表，題目為“Blade-cast Non-Fullerene Organic Solar Cells in Air with Excellent Morphology, Efficiency and Stability”。西安交通大學(xué)為該論文的第一作者和唯一通訊作者單位，馬偉教授為通訊作者，第一作者為其博士研究生張霖。

  該研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金、中科院高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金支持和美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室提供的支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800343