近日， 中科院青島生物能源與過程研究所先進(jìn)有機(jī)功能材料與器件研究組在前期非富勒烯受體的新型側(cè)鏈工程研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究揭示了烷基側(cè)鏈的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子堆積、捕光層形貌及電荷傳輸更為精細(xì)的調(diào)控。相關(guān)成果近日發(fā)表于《創(chuàng)新》。

有機(jī)太陽能電池（OSCs）是光伏領(lǐng)域的重要研究方向，特別是2015年新型非富勒烯受體的出現(xiàn)，極大推動(dòng)了OSCs的發(fā)展。然而，在面向應(yīng)用的大面積器件的印刷制備中，OSCs捕光層厚度是一個(gè)繞不開的課題。第一，隨著膜厚的增加，捕光層內(nèi)電荷的復(fù)合損失顯著增加，電池效率迅速下降；第二，膜厚較薄的印刷制備對(duì)設(shè)備和工藝的要求極為苛刻。根據(jù)目前已有的報(bào)道，絕大多數(shù)的高性能電池均是基于~100納米的捕光層材料。發(fā)展新方法，開發(fā)膜厚敏感低的有機(jī)光伏材料，對(duì)于OSCs的印刷制備及應(yīng)用具有重要意義。

課題組研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)鏈烷基碳數(shù)細(xì)微調(diào)控對(duì)共軛材料分子堆積方式展現(xiàn)出截然不同的影響，側(cè)鏈碳數(shù)為5時(shí)的IDIC-C5Ph受體中存在奇特的分子堆積。該研究組首次提出了雙通道電荷傳輸（TCCT）概念，可實(shí)現(xiàn)電荷更為高效的傳輸與提取。

光伏性能結(jié)果表明，IDIC-C5Ph基器件最優(yōu)條件下的填充因子（FF）高達(dá)80.02%，是常規(guī)有機(jī)光伏器件中的最高值之一。考慮到TCCT特性在電荷傳輸及抑制復(fù)合方面的優(yōu)勢(shì)，IDIC-C5Ph基器件隨著膜厚增加到307納米時(shí)，F(xiàn)F仍高達(dá)75%，媲美大多數(shù)報(bào)道的低膜厚器件數(shù)據(jù)；進(jìn)一步增加到470納米時(shí)，F(xiàn)F依然大于70%，PCE達(dá)到13%。