聚合物太陽能電池活性層微觀形貌調控辦法與機理研究方面取得進展

近年來，形貌的優化成為進一步提高聚合物太陽能電池能量轉換效率的關鍵問題，盡管二元混合溶劑（一般是主溶劑和添加劑組成）對給受體的結晶行為和相區大小的調節已取得良好的效果，但它對更精細的形貌參數，如相區純度、相區界面的調節還無能為力。

在中國科學院、科技部、國家自然科學基金委的大力支持下，化學研究所高分子物理與化學國家重點試驗室最近在聚合物太陽能電池活性層微觀形貌調控辦法與機理方面取得緊要進展。

研究人員首次引入三元混合溶劑，對基于PDPP3T和PC71BM的聚合物太陽能電池(結構見圖1)表面形貌、本體相區、結晶行為進行系統的研究，并與美國北卡羅來納州立大學（NorthCarolinaStateUniversity）物理系的研究人員合作，運用共振軟X射線衍射、二維掠入射廣角X射線衍射等一系列手段分解了從單一溶劑到三元混合溶劑的聚合物太陽能電池活性層給受體形貌的演化過程。

圖1聚合物太陽能電池的材料與器件結構

通過系統的變量調節發現，三元混合溶劑比例為DCB/CF/DIO=76:19:5(v/v)時結晶性最好，相區尺寸較小，相區純度最高，相區界面較粗糙（如圖2所示），從而獲得6.71%的能量轉換效率，這是目前基于DPP類材料的單層電池的最高效率之一。同時，他們的研究聲明，PDPP3T是極有潛力的紅吸光材料(lambdaedgegt900nm,VOCgt0.65V,PCEgt6%)，有望用于高效疊層器件的構筑中。

圖2從一元溶劑到三元溶劑的給受體形貌的演變示意圖

該研究是首例將三元混合溶劑引入聚合物太陽能電池制備中獲得成功的范例，揭示了溶劑體系的理性選擇對器件的性能提升有緊要的影響，也為高效率材料的器件優化提供了一個新的途徑。

研究結果發表在近期的《先進材料》上（AdvancedMaterials，2012,24,6335-6341），工作發表以后被著名科學網站ScienceDaily以HowSolventMixturesAffectOrganicSolarCellsStructure為題，作了新聞報導。

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