有机太阳能电池（OSCs）由于其成本低、重量轻、透明且能够使用溶液制备大面积器件而获得了广泛的研究关注。得益于非富勒烯小分子受体（NFA）和与之匹配的聚合物供体的发展，OSCs的光电能量转换效率（PCE）已被提高到19%以上。除了高性能给体和受体材料的设计与合成之外，实现对活性层本体异质结形貌的精确控制同样是是至关重要的。寡聚噻吩是富含电子的化合物，是高性能有机半导体材料最重要的构筑基元之一。噻吩和噻吩基共轭材料之间有效的分子间相互作用使寡聚噻吩成为有效的添加剂以精确调控活性层形貌。此外，寡聚噻吩具有不复杂的化学结构并且可以容易地获得。然而，寡聚噻吩很少被用作OSCs器件的添加剂，它们在活性层成膜过程中如何起作用仍然不清楚。

  基于此，东华大学陈义旺教授、胡华伟研究员以及深圳技术大学张光烨教授等人展开合作，将两个寡聚噻吩分子（即2T和4T）引入到基于PM6:Y6的二元OSCs中，以了解这些添加剂如何影响成膜动力学过程，纳米级形貌，以及相应的OSCs的光伏性能。研究发现4T主要作用于受体材料Y6的聚集，而2T在溶液加工过程中可以协同提升PM6和Y6两种材料的聚集，赋予共混膜更有序的分子堆积，从而获得更快和更平衡的电荷传输。此外，2T调控的共混膜表现出更有利的垂直相分离，这可以提高电荷提取效率，同时抑制电荷复合。结果表明，不含添加剂的OSCs实现了16.1%的PCE，短路电流密度（J_SC）为26.7 mA cm^?2，V_OC为0.846 V，填充因子（FF）为71.2%。采用2T添加剂处理的器件在各个参数上都有较明显的改善，表现出26.9 mA cm^?2的J_SC、0.854 V的V_OC和78.6%的FF，最终导致18.1%的最佳PCE，这是基于PM6:Y6 OSCs的最高值之一。相比之下，4T添加剂处理的OSCs比没有添加剂处理的器件性能略增强，PCE为17.2%，FF为76.8%，同时观察到V_OC略降。2T处理的器件在PCE、V_OC以及FF方面的优越性表明寡聚噻吩在活性层形貌控制，抑制复合损失实现高性能器件上具有重要作用。 

图4.a-c）PM6:Y6共混膜的膜深度依赖型光吸收谱。d-f）基于PM6:Y6的共混膜的质量比垂直分布。h-j）基于PM6:Y6共混膜的激子产生轮廓。

  原位紫外-可见光谱（in-situ UV-vis）表明在成膜过程中，2T对聚合物供体和NFA的聚集起到有效地调控。GIWAXS、AFM、RSoXS和FLAS表明2T处理的PM6:Y6共混膜具有良好的形态，增强了给体和受体材料的分子堆积，同时提高了相区纯度以及减小了相分离尺寸，并形成更有利的垂直相分离结构。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202303661