分會(huì)

第二十六分會(huì)：有機(jī)光伏材料與器件

摘要

非富勒烯聚合物太陽(yáng)能電池近年來(lái)發(fā)展迅速，然而面對(duì)繁多的給受體材料，如何合理選擇相匹配的給受體材料，并快速優(yōu)化給受體共混薄膜的微觀形貌一直缺乏理論指導(dǎo)。其中，形貌優(yōu)化是器件制備過(guò)程中最為重要的環(huán)節(jié)之一，優(yōu)化活性層形貌是提高器件性能的必要條件。目前對(duì)聚合物太陽(yáng)能電池活性層形貌的表征主要借助于同步輻射X射線散射技術(shù)，受到設(shè)備的限制，研究人員亟需快速形貌表征手段。因此，我們將高分子物理中的冷結(jié)晶溫度這一參數(shù)利用到聚合物太陽(yáng)能電池中。對(duì)于淬火態(tài)材料緩慢加熱，分子鏈?zhǔn)軣釙?huì)逐漸運(yùn)動(dòng)并有序堆積，并釋放熱量，通過(guò)差熱式掃描量熱計(jì)（DSC）第一次升溫掃描可以得到與加工條件相關(guān)的放熱峰，也就是冷結(jié)晶峰。相對(duì)應(yīng)的冷結(jié)晶溫度不僅可以描述共混膜中受體材料結(jié)晶的難易程度，還能有效反應(yīng)共混形貌距離熱力學(xué)平衡態(tài)的距離，即所謂的淬火深度。我們選取了最具代表性的非富勒烯受體ITIC，并與不同結(jié)晶性的給體材料共混測(cè)量其冷結(jié)晶溫度后發(fā)現(xiàn)給體材料結(jié)晶性越強(qiáng)，共混膜中ITIC的冷結(jié)晶溫度越低。同時(shí)，利用同步輻射X射線形貌表征法，測(cè)得不同共混膜的相分離信息，并成功構(gòu)建了冷結(jié)晶溫度與共混相分離程度的線性關(guān)系；在高效非富勒烯有機(jī)光伏體系中成功實(shí)現(xiàn)了快速便捷的形貌檢測(cè)。此外冷結(jié)晶溫度還與聚合物太陽(yáng)能電池的性能及熱穩(wěn)定性構(gòu)建了一系列聯(lián)系。該工作創(chuàng)新地在有機(jī)光伏中使用了冷結(jié)晶溫度來(lái)描述共混膜的相分離狀態(tài)，對(duì)未來(lái)器件形貌優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞

非富勒烯;形貌表征;熱力學(xué)狀態(tài);穩(wěn)定性

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