理化所等在弯液面诱导制备全聚合物有机太阳能电池研讨中获发展

有机光伏器材因为其杰出的溶液加工性、可制备柔性器材、透明度和色彩可调等优势遭到重视。其间，根据全聚合物的太阳能电池(all-polymer solar cells)因本身杰出的力学性能和优异的器材稳定性，被认为是或许完成未来使用的光伏器材。但是，现在报导的高功率全聚合物太阳能电池(PCE>15%)均根据旋涂办法，但旋涂法(spin coating)存在本身糟蹋资料、难以大面积制备、成膜时刻较短等问题。因而，展开可适用于未来规模化出产的溶液印刷办法的高功率全聚合物太阳能电池十分必要， 其相关成膜机理也需求进一步研讨。

近来，中国科学院院士、中科院理化技能研讨所研讨员江雷/研讨员王京霞团队与北京航空航天大学化学学院教授霍利军团队合作开发出根据弯液面诱导成膜(Meniscus Assisted Coating)的光伏活性层制备技能，并选取了具有杰出吸收光谱互补和电子能级匹配的聚合物给体PM6和聚合物受体PY-IT作为光活性层资料，所制备的全聚合物太阳能电池功率为15.53%，高于传统旋涂法制备的14.58%。相关活性层描摹表征及瞬态吸收光谱动力学剖析标明，根据弯液面诱导成膜法制备的活性层具有更有序的分子堆积和更好的纤维互穿网络结构，因而具有更高效的电荷转移和输运进程。

研讨团队结组成膜进程中的三相触摸线的移动和原位吸收光谱，研讨了不同溶液剪切速度条件下的三相触摸线形状和资料结晶动力学。结果标明，在剪切速率为2 mm/s时，三相触摸线坚持了平直均匀的移动，并且在该剪切速率下，活性层资料坚持了适宜的结晶速率和结晶性，然后取得描摹上更均匀、具有更适宜相别离尺度和结晶性的活性层薄膜;在此基础上，研讨团队将该弯液面诱导成膜法有用拓宽至1cm×1cm器材制备(PCE>12%)和多种活性层薄膜制备，在PM6:Y6、PBDB-T:PY-IT、PM6:PYF-T-o系统均取得了15%以上的器材功率。

该研讨供给了简略有用的制备全聚合物太阳能电池的溶液印刷办法，并为探求不同剪切速率对成膜描摹的影响供给了理论指导。

相关研讨成果以The Meniscus-assisted-coating with Optimized Active Layer Morphology towards Highly Efficient All-polymer Solar Cells为题，宣布在Advanced Materials上。研讨工作得到国家天然基金项目、国家严重研讨方案项目、北京市科技方案项目等的支撑。

图1.根据弯液面诱导成膜法的制备进程，活性层资料分子结构及性质，单组分薄膜结晶性表征 

图2.根据弯液面诱导成膜法和旋涂法制备的全聚合物太阳能电池的器材性能及瞬态吸收光谱表征 

图3.根据弯液面诱导成膜法和旋涂法制备的活性层薄膜描摹和结晶性表征