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  近年來，以非富勒烯受體材料制備的聚合物有機太陽能電池備受關注，光電轉換效率顯著提高。與傳統富勒烯受體制備的聚合物有機太陽能電池相比，非富勒烯聚合物有機太陽能電池的巨大成功源于其具有非常強的吸收、容易調控的分子能級、優良的形貌穩定性等優勢。隨著新材料的不斷開發，光電轉換效率的不斷提升已經習以為常。但是，就其未來實際應用而言，繁瑣嚴苛的合成步驟、較低的產率以及嚴重的批次差異使得其低成本大面積制備仍面臨著巨大挑戰。與此同時，對環境有害的有毒性中間體（如有機錫中間體）的使用也與綠色能源的目標背道而馳。因此，研究如何實現低成本、大面積、環境友好地制備高性能非富勒烯聚合物有機太陽能電池至關重要。

  就聚合物給體材料而言，聚三己基噻吩（P3HT）是最容易低成本大量生產且批次差異可控的聚合物材料之一。因此，P3HT是非常適合商業化生產的聚合物給體材料。盡管科研工作者對P3HT進行了廣泛研究，其光電轉換效率仍不足8%。而且上述效率的實現常常依賴含鹵溶劑以及添加劑對其形貌進行調控。含鹵溶劑及添加劑不利于人們身體健康并破壞生態環境。此外，熱退火工藝也被廣泛用于P3HT形貌的調控。熱退火增加了能耗和制備工藝復雜性，進而增加了制造成本。

圖1.（a）P3HT與TrBTIC的化學結構；（b）P3HT:TrBTIC聚集隨溶液老化時間變化示意圖；（c）TrBTIC在TMB中的紫外-可見吸收光譜；（d）不同溶液老化時間制備的P3HT和TrBTIC薄膜的的紫外-可見吸收光譜；不同溶液老化時間制備的P3HT:TrBTIC共混薄膜的的紫外-可見吸收光譜。

  針對上述問題，四川大學彭強教授團隊以三聚茚（truxene）為核，苯并噻二唑-氰基茚滿二酮缺電基團作為端基，合成了全新小分子受體TrBTIC，與P3HT共混，制備了高性能非富勒烯聚合物有機太陽能電池。TrBTIC具有1.80 eV的光學帶隙以及-5.56/-3.62 eV的最高占據軌道/最低空軌道（HOMO/LUMO）能級，與P3HT形成較好地吸收互補和能級匹配。在器件制備過程中，他們發現，P3HT能夠在熱（60 ℃）的1,2,4-三甲苯（TMB）中很好地溶解，但是室溫條件下P3HT會緩慢地聚集。利用這一特性，該團隊通過調節溶劑在室溫下的老化時間，控制P3HT:TrBTIC在溶液中的預聚集。當溶劑老化40分鐘后，活性層獲得了最優化的相分離形貌，光電轉換效率從6.62%顯著提升至8.25%，成為目前基于P3HT的有機太陽能電池光電轉換效率的新紀錄。該方法使用了綠色溶劑，而且無須添加劑和任何后處理工藝，這種簡單高效的制備方法有利于未來的商業化生產，為低成本、高性能的非富勒烯有機太陽能電池的形貌調控和性能提升提供了新的解決思路。

圖2.不同溶劑老化時間制備的P3HT:TrBTIC器件的（a）電流密度-電壓曲線和（b）外量子效率曲線；（c）基于P3HT的聚合物太陽能電池的光電轉化效率-開路電壓關系對比；（d）基于P3HT的聚合物太陽能電池的短路電流密度-開路電壓關系對比。

  該成果于近期發表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2019, 1906045）上。論文的第一作者為四川大學化學學院博士畢業生徐小鵬，目前在香港科技大學顏河教授課題組做博士后研究。通信作者為彭強教授，共同通信作者為于立揚副研究員。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906045