BHJ 型 OSCs 因輕質、柔性等優勢極具應用潛力。目前通過材料和器件優化，PCE 已突破 20%。光活性層的 D/A 分子堆積形貌是決定 OSCs 性能的關鍵，形貌不佳會導緻電荷傳輸失衡和載流子複合。添加劑策略是調控形貌的主流方法，溶劑添加劑（如 DIO）雖有效，但存在用量難控製、殘留影響器件穩定性的問題；固體添加劑因能精準調控分子堆積，成為替代方案。現有固體添加劑研究多聚焦於位置異構化、鹵素取代基優化，而側鏈長度對分子間相互作用的影響尚未明確，且當前側鏈修飾研究主要針對 D/A 分子，而非更易調控的固體添加劑。該研究選用兩種溴代苯類固體添加劑（TBB、TBMB），僅側鏈長度不同，探究其對 OSCs 性能的影響。研究發現長側鏈的 TBMB 與受體分子的非共價相互作用更強、熱力學相容性更好，能誘導受體優化堆積和雙連續互穿網絡，提升結晶度和電荷傳輸效率。通過實驗得知，TBMB 修飾的 PM6:Y6 器件 PCE 達 17.92%，在 D18:L8-BO 體系中更是突破 20.04%，普適性優異。這為揭示了固體添加劑側鏈長度對非富勒烯共混物形貌的調控機製，為後續固體添加劑的分子設計提供了明確指導。

該研究將兩種新型固體添加劑（TBB 和 TBMB）引入體異質結（BHJ）活性層，系統探究了添加劑側鏈長度對共混活性層結晶動力學及多尺度形貌演變的影響。該研究深入揭示了通過精準調控側鏈長度的固體添加劑的潛在作用機製，為有機太陽能電池形貌調控的後續研究建立了有價值的添加劑側鏈效應理論。

（1）精準調控側鏈長度可調節添加劑與給體 / 受體的非共價相互作用及分子相容性；長側鏈的 TBMB 能延長結晶時間，提升分子堆積純度與有序性，促使活性層形成理想雙連續互穿網絡，進而促進激子解離、優化電荷傳輸，平衡電子與空穴遷移率。

（2）研究表明 TBMB 修飾的 PM6:Y6 體系 OSCs 表現優異，PCE 達17.92%（JSC=27.68 mA・cm⁻²，FF=78.63%），性能優於 TBB 修飾組（17.20%）及無添加劑對照組（16.17%）。

（3）以 2PACz 為空穴傳輸層（HTL）時，TBMB 在 PM6:L8-BO、D18:L8-BO 體系中均有效，分別將 OSCs 效率提升至 19.31%、20.04%。

該研究采用了多種測試表征技術，包括： J-V、EQE、UV-vis、TPV、TPC、AFM、GIWAXS等測試技術：

圖1 a) PM6、Y6、1,3,5-三溴苯（TBB）及 1,3,5 - 三（溴甲基）苯（TBMB）固體添加劑的化學結構。b) PM6 和 c) Y6 未添加及添加固體添加劑的純膜歸一化紫外 - 可見（UV-vis）吸收光譜。d) TBB 與 TBMB 固體添加劑的靜電勢（ESP）分布及偶極矩。e) Y6 與 TBB、TBMB 固體添加劑之間的平衡分子幾何結構及結合能。

圖二 a) 有機太陽能電池（OSCs）器件結構。b) 未添加及添加固體添加劑的 PM6:Y6 體系 OSCs 的電流 - 電壓（J-V）曲線。c) 未添加及添加固體添加劑的 PM6:Y6 體系 OSCs 的外量子效率（EQE）光譜（實線）及積分短路電流密度（JSC）（虛線）。d) 光生電流密度（Jph）與有效電壓（Veff）關系曲線。e) 短路電流密度（JSC）及 f) 開路電壓（VOC）與光強的關系特性。g) 瞬態光電流（TPC）曲線及 h) 瞬態光電壓（TPV）曲線。i) 未添加及添加固體添加劑的 PM6:Y6 共混物的載流子遷移率柱狀圖。

圖三 a‒c) 未添加或添加固體添加劑的 PM6:Y6 共混物的薄膜深度依賴型剖面光吸收光譜。d‒f) 未添加或添加固體添加劑的共混物中，PM6 與 Y6 的成分質量比。g‒i) Y6 基樣品及 j‒l) 未添加或添加固體添加劑的 PM6:Y6 共混物經熱退火處理後的原子力顯微鏡（AFM）高度圖。

1.光瞬態光電流光電壓光電荷測量儀TranPVC 900

TranPVC 900基於東譜科技的MagicBox主機研製而成，是專為光伏、光催化、光探測等研究領域開發的高性能TPV/TPC/TPQ測量平台，集成了數種前沿的瞬態測量模式，為光電器件的機理研究提供了強有力的、便捷的測試工具。TranPVC 900測試功能包括：

（1）瞬態光電TPV

（2）瞬態光電流TPC

（3）瞬態光電荷TPQ

（4）電荷抽取CE

（5）開路電壓上升與衰減Voc Riseand Decay

（6）探測器響應時間TRTF

（7）On-off TPV、On-off TPC等數種前沿的測量模式。

圖 瞬態光電流TPC/光電壓TPV測量儀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