MSER：通过挥发性+非挥发性双添加剂策略实现19%有机太阳能电池有机太阳能电池的效率在单结器件上的功率转换效率（PCE）已经超过了19%，而在串联器件中的效率达到了20%。这种进步得益于对材料的深入研究和器件的工艺优化。随着这种令人鼓舞的进步，有机太阳能电池的商业化前景变得越来越有希望。有机太阳能电池还具有许多内在的优势，如重量轻、颜色可调、半透明等。然而，大多数超过19%效率的器件都是基于苯并二噻吩骨架的给体聚合物实现的。苯并二呋喃骨架相比于苯并二噻吩具有生物可回收性以及位阻更小，但是基于苯并二呋喃骨架聚合物有机太阳能电池还不能实现跟苯并二噻吩类聚合物相当的效率。对比苯并二噻吩基体系（如PM6），薄膜形貌优化是推动苯并二呋喃类太阳能电池发展的关键。关于形貌学改善这一课题，近年来出现了一些在挥发性固体添加剂中的研究，它不断被证明是非常有效的。与传统溶剂添加剂辅助共溶剂处理相比，挥发性固体添加剂能够使分子堆积更有序，从而有利于降低体系的能量损失。受此启发，我们之前也把这个策略应用到苯并二呋喃类体系中（D18-Fu:L8-BO），效率达到18.4%。不过相比于D18：L8-BO体系，虽然填充因子（FF）更高，但是开路电压（Voc）和短路电流（Jsc）还较差。因此，进一步的优化应该集中在减少能量损失和更有效的光子产生上，这样的目标很难完全依靠挥发性固体添加剂实现，因为分子无序堆积与缺陷不可避免。除了挥发性添加剂外，那些非挥发性固体添加剂也很快受到了领域的关注，它能够作为结晶调节器，缺陷填充器，电荷传输桥，甚至是光捕获剂。其中，富勒烯添加剂被发现能有效地桥接供体-受体相，产生更多的空穴/电子传输通道，以及抑制能量损失。然而，富勒烯与主体材料的相互作用较弱可能导致分子排列不那么有序，因此达不到令人满意的太阳能电池性能。为达到最佳效果，将挥发性和非挥发性固体添加剂相结合可能是一个可以考虑的方向。

　　本文中，除了D18-Fu:L8-BO:2-CN的共混物外，一个新型富勒烯分子MF作为一种不易挥发的固体添加剂。新开发的添加剂具有很高的热稳定性和不挥发性。从结晶性研究发现，MF与D18-Fu的混溶性较差，MF相比于2-CN更能诱导聚合物给体的有序堆积。采用2-CN和MF联合处理前驱体，D18-Fu薄膜表现出更紧密和更有序的π-π堆积。这应该是2-CN挥发后产生空缺被MF填充的结果，虽然互溶性差，但互扩散系数高。它还会导致更高比例的有序聚集。同时，L8-BO与MF的互溶性较好，因此，MF能够降低L8-BO的π-π堆叠有序性，使用2-CN可以保护晶体的有序性。在双添加剂作用下，L8-BO薄膜的整体有序性达到最佳状态。对于D18-Fu:L8-BO混合膜形貌，双添加剂导致更多的给体-受体共结晶结构，π-π相对无序，但电荷传输增强和无定形区域变得更少。双添加剂策略还可以调整相分离尺度到合适的水平，这有利于电荷的产生和传输。因此，D18-Fu:L8-BO体系的PCE进一步提高到19.11%。代表了基于苯并二呋喃聚合物有机太阳能电池的最高效率。研究发现，双添加剂处理后的D18-Fu:L8-BO太阳能电池能够抑制非辐射损耗和重组能，提高电荷转移/产生动力学。因此，易挥发性+非挥发性的双添加剂策略能有效地实现好的形貌和理想的太阳能电池效率，这是被器件物理分析所支持的，这可能展示了一个新的理解和可能来实现高性能有机太阳能电池星空体育平台，而不仅仅是限于苯并二呋喃类聚合物体系。

　　综上所述，在已开发的具有良好FF的D18-Fu:L8-BO体系的基础上，研究者提出了一种挥发性结合非挥发性双添加剂的策略来提高这种先进的苯并二呋喃类聚合物给体体系的PCE。2-CN蒸发后留下的空位为新合成的富勒烯添加剂(不易挥发、扩散系数高)提供位置和增加给体-受体界面面积(产生更多自由电荷)提供了位置。为了更好地演示，绘制了一个方案，如图7所示。另一方面，MF的加入对抑制非辐射损耗有积极作用，提升了Voc，即使光伏带隙变化不明显。结果表明，基于苯并二呋喃类聚合物给体的二元OSC效率首次达到19%以上（认证效率18.5%）。本研究通过精密器件工艺优化，为基于生物可再生的苯并二呋喃类聚合物给体开发高效的OSCs提供了光明的前景。

　　马睿杰，香港理工大学卓越博士后研究员。2014-2018年于浙江大学取得物理学学士学位，2018-2022年在香港科技大学攻读化学博士学位（导师：颜河教授）。2022年8月加入香港理工大学电子与信息工程系李刚教授团队。主要从事第三代太阳能光伏器件的前沿科研。2018年入选香港政府研究生奖学金计划（HKPFS）。作为第一或通讯作者参与发表影响因子大于20的期刊论文30篇， 包括：Joule (2篇)，Nat. Commun（1篇），Adv. Mater (3 篇)，Energy. Environ. Sci (4篇)，Nati. Sci. Rev. (1篇)，Adv. Energy Mater (6篇)，Nano. Micro. Lett. (2篇)， Mater. Sci. & Eng. Rep. (1篇)。总引用次数超过6000次，H-因子 44。2022、2023年连续入选科睿唯安数据库交叉领域“全球高被引科学家”。

　　张光烨，深圳技术大学，新材料与新能源学院助理教授，深圳市B类海外高层次人才。2009年本科毕业于中国科学技术大学材料物理专业，2015年博士毕业于美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）化学系并在UCLA担任讲师。2016年起在香港科技大学进行博士后研究，2017年担任香港科技大学深圳研究院研究助理教授。2018年作为共同创始人创办了有机光伏公司以推动有机光伏的产业化进程。2020年加入深圳技术大学。主要研究兴趣是有机半导体材料、器件及物理，在有机光伏领域有十余年的研发及产业化经验。累计发表论文70余篇，引用六千余次，h因子43。2022科睿唯安高被引学者，多次入选全球前2%顶尖科学家榜单。

　　颜河，香港科技大学教授，2020年腾讯科学探索奖的50位获奖人之一，在有机电子材料领域有多年研究经验，曾创办著名的Polyera公司。2009年，颜河教授课题组在《自然》杂志上发表了一个高迁移率的n型有机半导体高分子材料。此材料被誉为开启了“新晶体管时代”并登上了《自然》的封面。回到香港科大后，颜河从事有机太阳能领域的研究。在过去几年中多次打破有机太阳能电池的世界纪录。颜河教授的研究成果在2015年被美国国家可再生能源实验室收录进著名的“best research-cell efficiency chart”世界纪录表。

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