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  有機太陽能電池（OSCs）由于其成本低、重量輕、透明且能夠使用溶液制備大面積器件而獲得了廣泛的研究關(guān)注。得益于非富勒烯小分子受體（NFA）和與之匹配的聚合物供體的發(fā)展，OSCs的光電能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）已被提高到19%以上。除了高性能給體和受體材料的設(shè)計與合成之外，實現(xiàn)對活性層本體異質(zhì)結(jié)形貌的精確控制同樣是是至關(guān)重要的。寡聚噻吩是富含電子的化合物，是高性能有機半導(dǎo)體材料最重要的構(gòu)筑基元之一。噻吩和噻吩基共軛材料之間有效的分子間相互作用使寡聚噻吩成為有效的添加劑以精確調(diào)控活性層形貌。此外，寡聚噻吩具有不復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)并且可以容易地獲得。然而，寡聚噻吩很少被用作OSCs器件的添加劑，它們在活性層成膜過程中如何起作用仍然不清楚。

  基于此，東華大學(xué)陳義旺教授、胡華偉研究員以及深圳技術(shù)大學(xué)張光燁教授等人展開合作，將兩個寡聚噻吩分子（即2T和4T）引入到基于PM6:Y6的二元OSCs中，以了解這些添加劑如何影響成膜動力學(xué)過程，納米級形貌，以及相應(yīng)的OSCs的光伏性能。研究發(fā)現(xiàn)4T主要作用于受體材料Y6的聚集，而2T在溶液加工過程中可以協(xié)同提升PM6和Y6兩種材料的聚集，賦予共混膜更有序的分子堆積，從而獲得更快和更平衡的電荷傳輸。此外，2T調(diào)控的共混膜表現(xiàn)出更有利的垂直相分離，這可以提高電荷提取效率，同時抑制電荷復(fù)合。結(jié)果表明，不含添加劑的OSCs實現(xiàn)了16.1%的PCE，短路電流密度（J_SC）為26.7 mA cm^?2，V_OC為0.846 V，填充因子（FF）為71.2%。采用2T添加劑處理的器件在各個參數(shù)上都有較明顯的改善，表現(xiàn)出26.9 mA cm^?2的J_SC、0.854 V的V_OC和78.6%的FF，最終導(dǎo)致18.1%的最佳PCE，這是基于PM6:Y6 OSCs的最高值之一。相比之下，4T添加劑處理的OSCs比沒有添加劑處理的器件性能略增強，PCE為17.2%，FF為76.8%，同時觀察到V_OC略降。2T處理的器件在PCE、V_OC以及FF方面的優(yōu)越性表明寡聚噻吩在活性層形貌控制，抑制復(fù)合損失實現(xiàn)高性能器件上具有重要作用。 

圖4.a-c）PM6:Y6共混膜的膜深度依賴型光吸收譜。d-f）基于PM6:Y6的共混膜的質(zhì)量比垂直分布。h-j）基于PM6:Y6共混膜的激子產(chǎn)生輪廓。

  原位紫外-可見光譜（in-situ UV-vis）表明在成膜過程中，2T對聚合物供體和NFA的聚集起到有效地調(diào)控。GIWAXS、AFM、RSoXS和FLAS表明2T處理的PM6:Y6共混膜具有良好的形態(tài)，增強了給體和受體材料的分子堆積，同時提高了相區(qū)純度以及減小了相分離尺寸，并形成更有利的垂直相分離結(jié)構(gòu)。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202303661