有機太陽能電池憑借其質(zhì)輕、柔軟并且可制備大面積器件等突出優(yōu)點，被認(rèn)為是具有重大應(yīng)用前景的新能源技術(shù)。由于本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光伏性能很大程度上依賴活性層的形貌，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室研究員侯劍輝課題組開展了一系列關(guān)于優(yōu)化活性層形貌的工作（Adv.Mater.2012,24,6335-6341；J.Phys.Chem.C2013,117,14920-14928；Adv.Mater.2017,29,1703777）。作為優(yōu)化有機太陽能電池活性層形貌的主要方法，使用高沸點溶劑添加劑，例如1,8-二碘辛烷，能夠有效提高器件的光伏性能。但這種方法在有機太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)中存在嚴(yán)重的問題，尤其是殘留的高沸點溶劑添加劑會影響器件的穩(wěn)定性以及重現(xiàn)性。近年來，非富勒烯受體由于其具有強吸收、高度可調(diào)性以及良好穩(wěn)定性，引起領(lǐng)域內(nèi)的廣泛關(guān)注并取得了十分突出的結(jié)果。隨著對這類非富勒烯太陽能電池的深入研究，研究人員發(fā)現(xiàn)這類受體分子端基的堆積結(jié)構(gòu)對其電荷傳輸性能有重要影響。

近期，在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院的支持下，研究人員根據(jù)非富勒烯受體的分子結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計并合成了一類可揮發(fā)的固體添加劑。這類可揮發(fā)固體添加劑具有與非富勒烯受體端基相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能有效促進(jìn)非富勒烯受體的有序排列，提高活性層電荷傳輸性能，從而有效提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率。研究人員詳細(xì)研究了添加劑對活性層形貌的影響并提出了這類添加劑的工作機制，并且還通過實驗證明，相比于溶劑添加劑處理的電池器件，采用揮發(fā)性固體添加劑制備的器件具有更好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。研究結(jié)果發(fā)表在近期的《自然-通訊》上（Nat.Commun.2018,9,4645）。

圖：可揮發(fā)固體添加劑的工作機制示意圖以及所優(yōu)化的器件性能