有机太阳能电池溶剂退火表征技术研究进展

郝嘉亮1,2, 冯杨2, 马千一2, 洪春霞2, 李秀宏2, 边风刚2, 王远洋1, 杨春明2 （1.太原科技大学化学工程与技术学院；2.中国科学院上海高等研究院同步辐射光源）

摘要：有机太阳能电池(organic solar cells, OSCs)因其成本低及其轻量化和可调性等显著优势成为一项重要的绿色能源技术. OSCs活性层的形貌调节和结晶度关乎器件性能的优劣. 因此, 人们提出了各种优化形貌和调节结晶度的后处理策略, 如热退火(TA)、溶剂退火(SVA)、添加剂等. 但是添加剂较差的相容性会影响器件性能. TA和SVA都作为目前流行的后处理策略, 热退火是通过加热给分子提供驱动力, 进而对活性层表面形貌进行优化.而与热退火不同的是, 溶剂蒸气退火能够渗透进薄膜内部为分子运动提供自由体积, 因其操作简单和调控手段灵活等优势而引起了人们的兴趣. 然而, 由于溶剂蒸气对OSCs活性层的影响机制还不明确, 这抑制了SVA的发展. 因此, 本文总结了目前被广泛应用的几种动力学表征技术和装置, 包括拉曼荧光光谱(PL)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、掠入射广角X射线散射(GIWAXS)和掠入射小角X射线散射(GISAXS)等, 研究人员可以通过这一综述全面了解SVA的动态过程, 从而有可能提高器件性能. 最后, 展望了SVA表征技术在OSCs中面临的挑战和未来发展方向.

关键词：结晶, 动力学, 太阳能, 溶剂退火, 活性层, 形貌