变温X射线散射技术揭示了含有碘化电子受体的高效有机光伏材料的溶液聚集结构及其加工过程中的抗性

《Advanced Materials》：Variable-Temperature X-Ray Scattering Unveils the Solution Aggregation Structures and Processing Resiliency of High-Efficiency Organic Photovoltaics with Iodinated Electron Acceptors

聚合物光伏电池性能受聚合物-受主共混物形貌影响，BO-4I碘化受主在氯苯/甲苯中展现优异溶液处理稳定性。X射线散射与中子散射分析表明，27±3nm的聚合物聚集长度是溶液到薄膜结构传承的关键，温度变化调控的共混物聚集结构直接影响薄膜形貌及器件效率，BO-4I系统因稳定结构实现更高长期器件稳定性。

　　

摘要

聚合物光伏技术在实现低成本、柔性和轻量化的电源方面具有巨大潜力。其性能受到聚合物形态的显著影响，尤其是受体混合物的聚集结构——这两种组分的聚集方式在电荷生成、传输以及整个器件性能中起着关键作用。本研究利用变温小角X射线散射和中子散射技术，探讨了含有碘化电子受体BO-4I的高效聚合物光伏材料的溶液聚集行为及其加工稳定性。通过将BO-4I与其氟化同类物质进行对比，发现无论是在氯苯还是甲苯溶液中，BO-4I都表现出优异的加工稳定性。此外，供体-受体混合物聚集结构随温度的变化会显著影响薄膜的形态，进而影响器件性能。特别是BO-4I系统稳定的溶液聚集结构为器件性能提供了良好的加工耐受性，并实现了更高的长期稳定性。通过结合薄膜结构分析与器件性能测试，研究发现从溶液到薄膜的过程中存在结构上的延续性；研究表明，溶液中有机光伏聚合物的聚集体长度为27 ± 3纳米是实现最佳效率的关键因素。这些发现为未来聚合物光伏系统的设计提供了宝贵的见解和指导。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。