中國科學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鏈工程研究基礎上(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鏈的影響，實現了對分子堆積、捕光層形貌及電荷傳輸更為精細的調控。研究發(fā)現，側鏈烷基碳數細微調控對共軛材料分子堆積方式有不同影響，在側鏈碳數為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，可實現電荷更為高效的傳輸與提取。光伏性能結果表明，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。考慮到TCCT特性在電荷傳輸及抑制復合方面的優(yōu)勢，IDIC-C5Ph基器件隨著膜厚增加到307 nm時FF仍然高達75%，媲美大多數報道的低膜厚器件數據;進一步增加到470 nm時，FF依然大于70%，PCE達到13%。與之對比，常規(guī)單通道電荷傳輸的IDIC-C4Ph器件，最優(yōu)膜厚105 nm時具有較高的FF(78.05%)和轉換效率，但隨著厚度增加FF明顯降低(300 nm, FF=70.12%; 485 nm, FF=65%)。該結果表明，側鏈誘導的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基金等的支持。

有機分子雙通道堆積及厚膜器件應用