中國科學(xué)院青島能源研究所先進有機功能材料與器件研究組在前期非富勒烯受體的新型側(cè)鏈工程研究基礎(chǔ)上(Adv. Mater., 2019, 31, 1807832; Adv. Funct. Mater., 2020,30, 2007088等)，進一步系統(tǒng)研究并深入揭示出烷基側(cè)鏈的影響，實現(xiàn)了對分子堆積、捕光層形貌及電荷傳輸更為精細的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)鏈烷基碳數(shù)細微調(diào)控對共軛材料分子堆積方式有不同影響，在側(cè)鏈碳數(shù)為5時的IDIC-C5Ph受體中存在奇特的分子堆積，科研人員首次提出雙通道電荷傳輸(TCCT)概念，可實現(xiàn)電荷更為高效的傳輸與提取。光伏性能結(jié)果表明，IDIC-C5Ph基器件最優(yōu)條件下的填充因子(FF)可高達80.02%，是常規(guī)有機光伏器件中的最高值之一?？紤]到TCCT特性在電荷傳輸及抑制復(fù)合方面的優(yōu)勢，IDIC-C5Ph基器件隨著膜厚增加到307 nm時FF仍然高達75%，媲美大多數(shù)報道的低膜厚器件數(shù)據(jù);進一步增加到470 nm時，F(xiàn)F依然大于70%，PCE達到13%。與之對比，常規(guī)單通道電荷傳輸?shù)腎DIC-C4Ph器件，最優(yōu)膜厚105 nm時具有較高的FF(78.05%)和轉(zhuǎn)換效率，但隨著厚度增加FF明顯降低(300 nm, FF=70.12%; 485 nm, FF=65%)。該結(jié)果表明，側(cè)鏈誘導(dǎo)的TCCT特性賦予電池低的膜厚敏感性，對大面積電池印刷制備具有重要意義。

相關(guān)研究成果以Subtle Side Chain Triggers Unexpected Two-Channel Charge Transport Property Enabling 80% Fill Factors and Efficient Thick-Film Organic Photovoltaics為題，發(fā)表在The Innovation上。論文第一作者為副研究員李永海，論文通訊作者為研究員包西昌、陽仁強等人。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

有機分子雙通道堆積及厚膜器件應(yīng)用