马伟：溶液加工聚合物太阳能电池原位结构演变

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可溶液加工的有机太阳能电池由于成本低，质轻，可穿戴等特点，具有很高的商业应用潜力。目前研究者主要把精力集中在高性能材料的开发和器件结构的设计上，以提高有机太阳能电池的光电转换效率。有机太阳能电池活性层从溶液到薄膜阶段的演变过程对器件性能起至关重要的影响，决定了活性层最终形貌，进而影响光电转化过程。目前活性层形貌的表征多集中在静态薄膜阶段，对从溶液到固体薄膜过程的动态研究较为缺乏，不利于深入理解活性层成膜过程的变化进而影响形貌的精确调控。

  西安交通大学材料科学与工程学院马伟教授团队，选择了具有温度依赖性聚集的高性能给体材料——PffBT4T-2OD，结合刮涂成膜技术和原位掠入射广角X射线散射技术，实时观测不同加工条件下聚合物从溶液状态到薄膜状态转变阶段中分子排列的动态演变过程。研究发现，聚合物从溶液到薄膜的变化过程可以分为四个明显的阶段，分别是I：溶解阶段；II：成核阶段；III：生长阶段；IV：薄膜阶段。其中，成核阶段对薄膜状态下聚合物的形貌（如聚合物链间距，聚合物结晶总量等）有着决定性的影响，高的成核密度会导致有限的聚合物链生长空间，从而降低聚合物链的相干长度（结晶性），同时这一阶段可以通过对温度和溶剂的控制进行调控。这一关于聚合物成核过程的理解对高效有机太阳能电池体系中活性层形貌的调控奠定了基础。

  这一成果近期发表在《Macromolecules》上，西安交通大学材料学院博士生毕召召为论文的第一作者，马伟教授为论文的通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、中科院长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室开放研究基金的资助。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.macromol.8b01156