可溶液加工的有機太陽能電池由于成本低，質輕，可穿戴等特點，具有很高的商業(yè)應用潛力。目前研究者主要把精力集中在高性能材料的開發(fā)和器件結構的設計上，以提高有機太陽能電池的光電轉換效率。有機太陽能電池活性層從溶液到薄膜階段的演變過程對器件性能起至關重要的影響，決定了活性層最終形貌，進而影響光電轉化過程。目前活性層形貌的表征多集中在靜態(tài)薄膜階段，對從溶液到固體薄膜過程的動態(tài)研究較為缺乏，不利于深入理解活性層成膜過程的變化進而影響形貌的精確調控。
西安交通大學材料科學與工程學院馬偉教授團隊，選擇了具有溫度依賴性聚集的高性能給體材料——PffBT4T-2OD，結合刮涂成膜技術和原位掠入射廣角X射線散射技術，實時觀測不同加工條件下聚合物從溶液狀態(tài)到薄膜狀態(tài)轉變階段中分子排列的動態(tài)演變過程。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物從溶液到薄膜的變化過程可以分為四個明顯的階段，分別是I：溶解階段；II：成核階段；III：生長階段；IV：薄膜階段。其中，成核階段對薄膜狀態(tài)下聚合物的形貌（如聚合物鏈間距，聚合物結晶總量等）有著決定性的影響，高的成核密度會導致有限的聚合物鏈生長空間，從而降低聚合物鏈的相干長度（結晶性），同時這一階段可以通過對溫度和溶劑的控制進行調控。這一關于聚合物成核過程的理解對高效有機太陽能電池體系中活性層形貌的調控奠定了基礎。
這一成果近期發(fā)表在《Macromolecules》上，西安交通大學材料學院博士生畢召召為論文的第一作者，馬偉教授為論文的通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、中科院長春應化所高分子物理與化學國家重點實驗室開放研究基金的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.macromol.8b01156
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