西安交大马伟教授课题组利用剪切刮涂优化聚合物太阳电池形貌取得重要进展
近年来，非富勒烯有机太阳能电池得到了快速发展，基于非富勒烯作为受体的电池效率取得了很大的进步。尽管如此，这些成绩都是在实验室基于小面积旋涂成膜（spin-coating）而获得的。为了今后能广泛应用有机太阳能电池，发展大面积加工技术极为迫切。狭缝挤出成膜是一种可结合卷对卷的连续大面积加工技术，是未来大面积加工有机太阳能电池的成膜技术。而刮涂成膜（blade-coating）是狭缝挤出成膜的一种原型工具，具有类似的特征。
事实上，有机太阳能电池的活性层形貌对光电转化过程非常重要。相对于旋涂加工，刮涂法将对分子链施加更强的剪切力，改变分子排列及聚集状态。然而，在有机太阳能电池中利用强剪切力来优化强结晶性的活性层形貌相关研究还没有报道。此外，在优化形貌过程中常用到的高沸点添加剂难以去除，这影响器件的稳定性，因此在器件的制备过程中要尽量减少高沸点添加剂的使用。
针对上述科学问题，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室马伟教授课题组，通过在空气中旋涂和刮涂进行对比，发现了强剪切力的刮涂方法可以有效优化活性层的形貌。他们采用同步辐射技术（软／硬X射线散射）分析了旋涂和刮涂制备的薄膜的形貌特性。研究发现：相比于旋涂，刮涂在调控活性层形貌上具有一些固有的属性和优势，比如，刮涂可以诱导更多的无定形有机分子形成更有序的晶区，因而可以提高结晶性和相纯度。此外他们还制备了非富勒烯有机太阳能电池器件，在使用更少量高沸点添加剂的情况下，在空气中刮涂获得了比旋涂成膜更好的器件性能（>PCE 10%）和更好的器件稳定性。这项工作为今后有机太阳能电池大面积制备的发展提供了重要指导。
该研究成果近期在国际材料领域期刊Advanced Materials（IF 19.791）上发表，题目为“Blade-cast Non-Fullerene Organic Solar Cells in Air with Excellent Morphology, Efficiency and Stability”。西安交通大学为该论文的第一作者和唯一通讯作者单位，马伟教授为通讯作者，第一作者为其博士研究生张霖。
该研究得到科技部、国家自然科学基金、中科院高分子物理与化学国家重点实验室开放研究基金支持和美国劳伦斯伯克利国家实验室提供的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800343
来源：西安交通大学
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
电子科大于军胜教授与纽约大学André D. Taylor教授合作：通过引进一种小分子结晶助剂增强非富勒烯聚合物太阳能电池的性能
北京大学占肖卫教授与合作者发表综述: 芳酰亚胺类电子受体和稠环电子受体这两类最具代表性的非富勒烯受体材料的研究进展
苏州大学张茂杰教授课题组：简单制备的对活性层膜厚和器件面积变化不敏感的高效非富勒烯聚合物太阳能电池
南京工业大学张仕明教授团队：发表系列非富勒烯受体研究成果
北京大学占肖卫教授：让塑料太阳能电池因非富勒烯受体而迈向新纪元
化学所在非富勒烯全小分子太阳能电池效率方面取得突破进展
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。