2024年1月28日，我院2022級(jí)碩士研究生謝永超和指導(dǎo)老師祝熙翔在國際性能源材料類頂刊Advanced Energy Materials（中科院一區(qū)TOP期刊，實(shí)時(shí)影響因子27.8）上發(fā)表題為“High-Reproducibility Layer-by-Layer Non-Fullerene Organic Photovoltaics with 19.18% Efficiency Enabled by Vacuum-Assisted Molecular Drift Treatment”的最新科研成果。該研究成果論文第一作者為碩士研究生謝永超，通訊作者為祝熙翔老師。

圖1 科研成果論文標(biāo)題和作者

太陽能在解決當(dāng)今環(huán)境問題和能源挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，光伏技術(shù)近年來也吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的巨大努力。有機(jī)太陽能電池（OSCs）具有柔性、易制備、半透明等獨(dú)特優(yōu)勢，在一些光電領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。但相比于傳統(tǒng)硅太陽能電池以及新興的鈣鈦礦太陽能電池，OSCs面臨的主要問題還是光電轉(zhuǎn)換效率低，穩(wěn)定性差以及可重復(fù)性低等性能問題。為了解決以上問題，該工作使用逐層沉積的方法制備雙層結(jié)構(gòu)（LBL）OSCs，并通過真空輔助分子漂移處理（VMDT）的方法在不犧牲再現(xiàn)性和穩(wěn)定性的情況下提高了OSCs器件的光電轉(zhuǎn)換效率。

       研究結(jié)果表明，使用 VMDT 可以通過快速去除殘留溶劑來同時(shí)調(diào)節(jié)相分離并限制domains尺寸，從而在LBL OSCs中實(shí)現(xiàn)給體：受體（D:A）界面誘導(dǎo)的有效電荷傳輸?shù)牧己梅植肌Ｔ谶@個(gè)過程中，首先，使用VMDT可以起到調(diào)節(jié)給體分子滲透到受體層的作用，為兩種組分的自組裝和相互擴(kuò)散創(chuàng)造足夠的空間，以在雙層結(jié)構(gòu)器件中具有足夠的 D:A界面實(shí)現(xiàn)較好的垂直相分離。其次，使用VMDT可以建立具有適當(dāng)相分離和域尺寸的有效電子轉(zhuǎn)移通道。因此，VMDT 對(duì)雙層結(jié)構(gòu)薄膜形態(tài)的雙重作用可抑制雙分子復(fù)合并加速電荷傳輸收集過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還闡明了 VMDT 在增強(qiáng)分子間 π-π 堆積、層狀堆積和活性層結(jié)晶度方面的作用，這導(dǎo)致分子排列更加有序和緊湊，有望促進(jìn)電荷傳輸，從而實(shí)現(xiàn)更高的FF和電荷遷移率。最終，LBL OSCs實(shí)現(xiàn)了19.18% 的高光電轉(zhuǎn)換效率。此外，研究者發(fā)現(xiàn)由于 VMDT 具有適當(dāng)?shù)南喾蛛x和緊湊的結(jié)構(gòu)，因此采用 VMDT的器件在空氣條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。

圖2 研究成果-使用和不使用VMDT的器件性能對(duì)比

這項(xiàng)工作提出了VMDT可以作為一種調(diào)控LBL或體異質(zhì)結(jié)構(gòu)OSCs中薄膜形貌的實(shí)用方法。該方法不僅能夠提高OSCs器件的性能，更重要的是，由于該方法操作簡單且容易實(shí)現(xiàn)，使得該方法具有能夠在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室中制備高性能OSCs時(shí)被使用的巨大潛力。

         Advanced Energy Materials期刊，簡稱AEM，成立于2011年，是一個(gè)國際性，跨學(xué)科的英語類論壇，報(bào)道各種能源收集，轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)中使用的材料的原始研究成果。Advanced Energy Materials是最佳的能源相關(guān)研究的主要來源，實(shí)時(shí)影響因子為27.8。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202400013