彭强最新Adv. Sci.：挥发性添加剂工程 —— 非富勒烯有机太阳能电池的可靠形貌调控策略|固体|太阳能电|彭强|成膜|挥发性添加剂|活性|溶剂|非富勒烯

近年来，有机太阳能电池（OSCs）光电转换效率已由约15%提升至21%，光活性层形貌调控是提升器件性能的核心。在各类形貌优化手段中，挥发性固体与溶剂添加剂凭借可同步提升效率与稳定性、工艺简单的优势，受到广泛关注。四川大学彭强团队围绕挥发性添加剂开展了大量系统性研究，推动了该方向的发展。挥发性添加剂在材料种类、作用机理与应用方式上已取得显著进展，但仍存在若干待解决的问题，总结如下：

（1）开发新型挥发性添加剂

现有挥发性添加剂大多为苯或噻吩衍生物，材料研发趋于同质化。因此亟需开发新型添加剂，重点发展低毒无卤、可循环以及适配全小分子体系的挥发性添加剂。添加剂设计思路也需要从经验筛选转向理性分子工程；结合机器学习与高通量实验建立结构‑性质‑性能关联，能够省去大量试错实验，加速高性能添加剂的挖掘。

（2）深化挥发性添加剂的作用机理

已有研究详细揭示了添加剂对活性层成膜、分子聚集堆积以及载流子动力学的影响，但添加剂分子结构与器件性能之间的构效关系仍有待深挖。例如添加剂分子平面性对器件性能的影响尚不明确：平面分子空间位阻低，易嵌入活性层分子基质；而扭曲分子骨架可预留空间，促进分子重排。此外，部分添加剂处理带来的电压损失，其内在机理仍需进一步阐释。

（3）开发新型复合协同策略

单一调控策略存在局限，而挥发性添加剂辅助层层沉积（LbL）、气相溶剂退火（SVA），以及固体与溶剂双添加剂复配等复合方案，能够协同优化活性层形貌、提升器件性能。开发这类新型联合策略是极具潜力的研究方向。

（4）适配大规模制备工艺

目前挥发性添加剂优异的形貌调控能力主要在旋涂小面积器件中得到验证，相关研究也较为系统。旋涂与刮涂工艺的活性层成膜动力学差异巨大，尽管已有工作证实挥发性添加剂在刮涂大面积制备中同样有效，但添加剂在刮涂过程中的成膜调控机制尚不清晰。挥发性添加剂的行为高度依赖制备工艺：旋涂过程中原位可去除添加剂可依靠离心力脱除，刮涂条件下则完全不同。总体而言，挥发性添加剂在大面积制备中的成膜调控规律仍需深入研究。