BHJ 型 OSCs 因轻质、柔性等优势极具应用潜力。目前通过材料和器件优化，PCE 已突破 20%。光活性层的 D/A 分子堆积形貌是决定 OSCs 性能的关键，形貌不佳会导致电荷传输失衡和载流子复合。添加剂策略是调控形貌的主流方法，溶剂添加剂（如 DIO）虽有效，但存在用量难控制、残留影响器件稳定性的问题；固体添加剂因能精准调控分子堆积，成为替代方案。现有固体添加剂研究多聚焦于位置异构化、卤素取代基优化，而侧链长度对分子间相互作用的影响尚未明确，且当前侧链修饰研究主要针对 D/A 分子，而非更易调控的固体添加剂。该研究选用两种溴代苯类固体添加剂（TBB、TBMB），仅侧链长度不同，探究其对 OSCs 性能的影响。研究发现长侧链的 TBMB 与受体分子的非共价相互作用更强、热力学相容性更好，能诱导受体优化堆积和双连续互穿网络，提升结晶度和电荷传输效率。通过实验得知，TBMB 修饰的 PM6:Y6 器件 PCE 达 17.92%，在 D18:L8-BO 体系中更是突破 20.04%，普适性优异。这为揭示了固体添加剂侧链长度对非富勒烯共混物形貌的调控机制，为后续固体添加剂的分子设计提供了明确指导。

该研究将两种新型固体添加剂（TBB 和 TBMB）引入体异质结（BHJ）活性层，系统探究了添加剂侧链长度对共混活性层结晶动力学及多尺度形貌演变的影响。该研究深入揭示了通过精准调控侧链长度的固体添加剂的潜在作用机制，为有机太阳能电池形貌调控的后续研究建立了有价值的添加剂侧链效应理论。

（1）精准调控侧链长度可调节添加剂与给体 / 受体的非共价相互作用及分子相容性；长侧链的 TBMB 能延长结晶时间，提升分子堆积纯度与有序性，促使活性层形成理想双连续互穿网络，进而促进激子解离、优化电荷传输，平衡电子与空穴迁移率。

（2）研究表明 TBMB 修饰的 PM6:Y6 体系 OSCs 表现优异，PCE 达17.92%（JSC=27.68 mA・cm⁻²，FF=78.63%），性能优于 TBB 修饰组（17.20%）及无添加剂对照组（16.17%）。

（3）以 2PACz 为空穴传输层（HTL）时，TBMB 在 PM6:L8-BO、D18:L8-BO 体系中均有效，分别将 OSCs 效率提升至 19.31%、20.04%。

该研究采用了多种测试表征技术，包括： J-V、EQE、UV-vis、TPV、TPC、AFM、GIWAXS等测试技术：

图1 a) PM6、Y6、1,3,5-三溴苯（TBB）及 1,3,5 - 三（溴甲基）苯（TBMB）固体添加剂的化学结构。b) PM6 和 c) Y6 未添加及添加固体添加剂的纯膜归一化紫外 - 可见（UV-vis）吸收光谱。d) TBB 与 TBMB 固体添加剂的静电势（ESP）分布及偶极矩。e) Y6 与 TBB、TBMB 固体添加剂之间的平衡分子几何结构及结合能。

图二 a) 有机太阳能电池（OSCs）器件结构。b) 未添加及添加固体添加剂的 PM6:Y6 体系 OSCs 的电流 - 电压（J-V）曲线。c) 未添加及添加固体添加剂的 PM6:Y6 体系 OSCs 的外量子效率（EQE）光谱（实线）及积分短路电流密度（JSC）（虚线）。d) 光生电流密度（Jph）与有效电压（Veff）关系曲线。e) 短路电流密度（JSC）及 f) 开路电压（VOC）与光强的关系特性。g) 瞬态光电流（TPC）曲线及 h) 瞬态光电压（TPV）曲线。i) 未添加及添加固体添加剂的 PM6:Y6 共混物的载流子迁移率柱状图。

图三 a‒c) 未添加或添加固体添加剂的 PM6:Y6 共混物的薄膜深度依赖型剖面光吸收光谱。d‒f) 未添加或添加固体添加剂的共混物中，PM6 与 Y6 的成分质量比。g‒i) Y6 基样品及 j‒l) 未添加或添加固体添加剂的 PM6:Y6 共混物经热退火处理后的原子力显微镜（AFM）高度图。

1.光瞬态光电流光电压光电荷测量仪TranPVC 900

TranPVC 900基于东谱科技的MagicBox主机研制而成，是专为光伏、光催化、光探测等研究领域开发的高性能TPV/TPC/TPQ测量平台，集成了数种前沿的瞬态测量模式，为光电器件的机理研究提供了强有力的、便捷的测试工具。TranPVC 900测试功能包括：

（1）瞬态光电TPV

（2）瞬态光电流TPC

（3）瞬态光电荷TPQ

（4）电荷抽取CE

（5）开路电压上升与衰减Voc Riseand Decay

（6）探测器响应时间TRTF

（7）On-off TPV、On-off TPC等数种前沿的测量模式。

图 瞬态光电流TPC/光电压TPV测量仪TranPVC 900

▍引用文章

Tuning Solid Additive Side-Chain Length to Optimize Acceptor Stacking Morphology for Over 20% Efficiency in Organic Solar Cells

DOI：https://doi.org/10.1002/cjoc.70332