2024年1月28日，我院2022级硕士研究生谢永超和指导老师祝熙翔在国际性能源材料类顶刊Advanced Energy Materials（中科院一区TOP期刊，实时影响因子27.8）上发表题为“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。该研究成果论文第一作者为硕士研究生谢永超，通讯作者为祝熙翔老师。

图1 科研成果论文标题和作者

       太阳能在解决当今环境问题和能源挑战方面发挥着关键作用，光伏技术近年来也吸引了学术界和工业界的巨大努力。有机太阳能电池（OSCs）具有柔性、易制备、半透明等独特优势，在一些光电领域具有巨大的应用潜力。但相比于传统硅太阳能电池以及新兴的钙钛矿太阳能电池，OSCs面临的主要问题还是光电转换效率低，稳定性差以及可重复性低等性能问题。为了解决以上问题，该工作使用逐层沉积的方法制备双层结构（LBL）OSCs，并通过真空辅助分子漂移处理（VMDT）的方法在不牺牲再现性和稳定性的情况下提高了OSCs器件的光电转换效率。

       研究结果表明，使用 VMDT 可以通过快速去除残留溶剂来同时调节相分离并限制domains尺寸，从而在LBL OSCs中实现给体：受体（D:A）界面诱导的有效电荷传输的良好分布。在这个过程中，首先，使用VMDT可以起到调节给体分子渗透到受体层的作用，为两种组分的自组装和相互扩散创造足够的空间，以在双层结构器件中具有足够的 D:A界面实现较好的垂直相分离。其次，使用VMDT可以建立具有适当相分离和域尺寸的有效电子转移通道。因此，VMDT 对双层结构薄膜形态的双重作用可抑制双分子复合并加速电荷传输收集过程。实验结果还阐明了 VMDT 在增强分子间 π-π 堆积、层状堆积和活性层结晶度方面的作用，这导致分子排列更加有序和紧凑，有望促进电荷传输，从而实现更高的FF和电荷迁移率。最终，LBL OSCs实现了19.18% 的高光电转换效率。此外，研究者发现由于 VMDT 具有适当的相分离和紧凑的结构，因此采用 VMDT的器件在空气条件下表现出优异的再现性和稳定性。

图2 研究成果-使用和不使用VMDT的器件性能对比

       这项工作提出了VMDT可以作为一种调控LBL或体异质结构OSCs中薄膜形貌的实用方法。该方法不仅能够提高OSCs器件的性能，更重要的是，由于该方法操作简单且容易实现，使得该方法具有能够在工业生产和实验室中制备高性能OSCs时被使用的巨大潜力。

         Advanced Energy Materials期刊，简称AEM，成立于2011年，是一个国际性，跨学科的英语类论坛，报道各种能源收集，转换和存储中使用的材料的原始研究成果。Advanced Energy Materials是最佳的能源相关研究的主要来源，实时影响因子为27.8。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202400013