有机太阳能电池（OSCs）因其可溶液加工、环保、可穿戴的特性而受到科研工作者的广泛关注，近年来，能量转换效率（PCE）的快速发展给有机太阳能电池注入了新的活力。到目前为止，基于材料创新和器件工程，单结有机太阳能电池中的PCE已经超过19%。为了进一步提高PCE，需要更清楚地揭示其形貌学和物理机制，从而实现经验指导优化过程（UGO）。除了新材料、溶剂工程或三元/四元结构策略，在大多数情况下，高PCE是由高效的电荷生成和优良的填充因子（FF）驱动的，他们很大程度上依赖于溶剂或固体添加剂。这归因于添加剂会选择性作用于给体或受体材料，以及较慢的蒸发过程。这对于在不牺牲良好的给体-受体互穿网络结构条件下，形成合适大小的高纯域至关重要。尽管近年来发展了大量的新型添加剂，但目前两种常见的溶剂添加剂，1-氯苯(诱导H-聚集）和1,8-二碘辛烷(诱导J-聚集）仍然是在高PCE体系里面用的最广泛的。考虑到这两种溶剂添加剂的广泛认可度、良好的重现性和有效性，其背后的作用机制应该被清楚地理解。然而，大多数使用这些添加剂的工作只是在器件优化过程中作为试错过程，对深层次机理的解读则很缺少。换句话说，该领域目前对“给体-受体-添加剂”的相互作用的认知还非常有限，这种相互作用的概念也是指混合体系中的所有相互作用。

本工作中作者选择了具有代表性的给体和受体材料：PM6、D18-Fu、Y6和L8-BO，它们都能是高PCE体系，通过两两交叉组合，以及无添加剂/CN添加剂/DIO添加剂处理进行系统研究。作者制作了12组器件，并通过原位和非原位形貌学表征和器件物理测试对体系进行了系统性研究。除了之前已经报道的诱导H-和J-聚集作用外，CN和DIO的薄膜形貌调制途径依赖于材料之间的相互作用：结晶性弱以及预聚集的PM6材料与Y6和L8-BO展现出更好的互溶性，而D18-Fu的强聚集倾向和形成良好的纤维网络的倾向使其对受体或添加剂的依赖性不高。PM6：Y6共混物膜可以在不使用添加剂的情况下实现理想的长度尺度混合和适当大小的纯域形貌，而使用添加剂CN和DIO时，会导致更小的纯域以及分子的堆积更无序。当只有CF时，具有更好互溶性的PM6：L8-BO体系实现了较大的混合相，使用CN和DIO添加剂都会降低了混合区域的尺度，并保持了原始的纯域大小，而晶序没有太多调整。对于D18-Fu：Y6体系，CN相比于DIO而言，从聚合物基体中提取了更多的小分子而形成纯相，但也产生了更大的混合相尺度。在D18-Fu：L8-BO体系中，CN可以诱导显著的纯域生长，而不会明显增强混合域的扩大。这些形貌结果与器件参数的变化和器件的物理数据相一致。有了这些完整的形貌学数据，基于UGO，三元器件D18-Fu-L8-BO（CN）+PM6和PM6-L8-BO（DIO）+D18-Fu能够实现非常优秀的PCE。

图1.活性层材料的分子结构式和基本光电性能。

以上研究以“Exploiting the donor-acceptor-additive interaction’s morphological effect on the performance of organic solar cells”为题发表于Aggregate期刊（Q1，IF=13.6），论文以深圳技术大学新材料与新能源学院为第一单位发表，张光烨副教授为论文的通讯作者，我校交流生陈露为论文的第一作者。

原文链接：(Aggregate 2023. e455. https://doi.org/10.1002/agt2.455)