东华大学胡华伟、陈义旺Angew:调控卤化添加剂中的σ-Hole相互作用实现19.8%高性能有机太阳能电池

本文研究了通过调控卤化添加剂中的σ-Hole相互作用来优化有机太阳能电池（OSCs）的性能。研究选取了两种卤素取代的挥发性固体添加剂1,4-二溴苯（DBB）和1,4-二氟-2,5-二溴苯（DFBB），通过理论计算和实验验证，探讨了其电子结构特性及对活性层形貌的调控机制。结果表明，DFBB具有更高的ESP极值和更强的σ-Hole相互作用位点，能够与受体材料形成更强的非共价相互作用，有效改善了受体的结晶行为，并在成膜过程中平衡了给体和受体的结晶差异，促进了致密分子堆积和有序取向的形成。基于PM6:L8-BO体系的OSCs在DFBB处理后实现了19.2%的PCE，显著高于对照组和DBB处理组，且展现更优异的器件稳定性。该策略在多个体系中均获验证，其中D18:L8-BO器件获得了19.8%的出色PCE。研究揭示了挥发性固体添加剂的电子结构特性及其对活性层形貌的调控机制，表明通过调控σ-Hole相互作用可以有效优化OSCs的多尺度形貌，从而提升器件性能。