西安交通大学马伟高效有机太阳能电池

原位动力学调控狭缝挤出成膜（Slot-Die）过程制备高效有机太阳能电池

马伟

西安交通大学

与卷对卷加工相结合的狭缝挤出成膜法一直被视为是最适用于有机太阳能电池大面积加工的技术，然而使用该技术加工的电池器件效率远远低于实验室中采用旋涂法加工的器件效率。提高狭缝挤出法制备的电池器件对于有机太阳能电池的大面积应用至关重要，而活性层形貌优化是提高电池器件效率的重中之重。活性层形貌取决于不同的加工工艺，为了进一步理解狭缝挤出成膜工艺对活性层形貌的影响并对工艺参数进行优化，深入研究狭缝挤出法的成膜动力学有着重要意义。在此，我们通过原位吸收光谱和原位掠入射广角X射线散射技术揭示了狭缝挤出成膜加工过程中的聚集和结晶演化过程，结合电学光学测试系统性地研究了加工温度（基底温度和溶液温度）对PM7：IT4F体系形貌演变和器件性能的影响。研究表明不合适的溶液温度影响了给体聚集和受体结晶的竞争，从而导致了相分离尺寸过大，进而降低了激子解离效率；过高、过低的基底温度则引发了结晶形核和晶体生长时间的竞争，从而导致了低的结晶度，进而缩短了载流子寿命，增加了非辐射复合损失。通过结晶和相分离的优化我们在60/60 oC加工条件下获得了效率为13.2%的有机太阳能电池器件。我们的工作将有助于进一步理解加工工艺，溶液聚集，成膜动力学，器件物理和器件性能之间的相互关系，并且指导有机太阳能电池大面积加工时的工艺优化。

作者简介

马伟，西安交通大学材料学院教授，教育部长江学者特聘教授，青年千人，陕西省科技创新团队负责人。2010年获得法国巴黎第六大学获得博士学位，曾在法国巴黎高等师范学院和美国北卡州立大学从事博士后研究。以第一/通讯作者在Nature Energy, Nature Communication, Adv. Mater. 及J. Am. Chem. Soc.等著名期刊和影响因子大于15的期刊发表研究论文80篇，总论文数为300余篇。五年内SCI引用总数25000余次，H因子75。入选科睿唯安全球高被引科学家（2018-交叉学科，2019-材料学科，2020-材料学科）。