共轭聚合物在溶液处理过程中可以进行复杂的、浓度依赖的自组装,但其对有机太阳能电池薄膜形态和器件性能的影响知之甚少。近日,伊利诺伊大学Diao Ying报道了溶致液晶(LLC)介导的多共轭聚合物组装,这通常会提高叶片涂覆非富勒烯体异质结太阳能电池的器件性能。
本文要点:
1) 作者以D18为模型系统,利用溶液X射线散射和显微成像表征揭示了LLC的形成机制:D18首先聚集成半结晶纳米纤维,然后组装成非手性向列相LLC,通过对称性破坏产生手性扭曲弯曲LLC。组装路径由增加的溶液浓度驱动,这是与可扩展制造相关蒸发组装过程中的常见驱动力。
2) 这种组装路径可以通过涂层策略进行最大程度的调节,以产生1)蒸发条件下的溶致液晶组装和2)Landau-Levich条件下的纤维聚集路径。手性液晶组装途径产生的薄膜结晶度是纤维聚集途径薄膜的2.63倍,T80寿命显著提高了50倍。
Azzaya Khasbaatar et.al Lyotropic Liquid Crystal Mediated Assembly of Donor Polymers Enhances Efficiency and Stability of Blade-Coated Organic Solar Cells Adv. Mater. 2025
DOI: 10.1002/adma.202414632
https://doi.org/10.1002/adma.202414632