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  有機太陽能電池因其質輕、價廉、可溶液加工及柔性等優點而備受關注。有機太陽能電池的光電轉化效率 (PCE) 在單層器件中已經突破13%，但是穩定性不佳仍然是限制有機太陽能電池實際應用的重大問題之一。

  影響穩定性的因素主要包括光、熱、氧氣及水蒸氣。通常可以認為，主要是由于受到氧氣和水蒸氣的影響，導致活性層與空氣發生一些反應。然而氧氣和水蒸氣對器件的穩定性影響可以通過封裝進行緩解，而光和熱是不可避免的。光照一定時間產生的熱導致活性層形貌不穩定，進而影響器件的效率。近日，南昌大學化學學院陳義旺教授課題組發現，在高效的PTB7-Th體系中，通過在PTB7-Th:PC71BM體系中加入低沸點添加劑1,4-丁二硫醇 (BT, 196℃)，在高溫130℃加熱半小時，仍能保持74%的效率。而在我們常用的高沸點添加劑1,8-二碘辛烷 (DIO,332℃) 體系中，相同條件下只能保持50%的效率。

圖(a) 為PTB7-Th, PC71BM, BT和DIO的化學結構；圖(b), (c) 及 (d) 分別為PTB7-Th: PC71BM體系在DIO和BT中熱退火前后的J-V 曲線，外量子效率及紫外光譜。

  作者在體系中用這種低沸點添加劑BT，發現體系熱穩定性提高的原因在于，BT的加入能夠提高聚合物給體的玻璃化轉變溫度 (Tg)。通過動態熱機械分析(DMA)，PTB7-Th的Tg為138℃，在DIO和BT體系中，Tg分別為128.3℃和146.7℃。通過分析，由于添加劑DIO的沸點太高，很容易殘留在活性層中，這樣DIO就相當于增塑劑，進而降低體系的玻璃化轉變溫度使得體系熱穩定性變差。而在低沸點添加劑BT的作用下，它很容易揮發，在旋涂過程中會隨主溶劑(氯苯) 之后揮發出去。

圖(a), (b), (c), (d), (e), (f) 分別為純PTB7-Th及在添加劑DIO及BT作用下的DMA曲線，tan δ所對應溫度代表的是各物質的玻璃化轉變溫度 (Tg)。

此圖為添加劑DIO和BT在PTB7-Th:PC71BM體系的作用示意圖

  該工作采用的添加劑BT，通過提高體系玻璃化轉變溫度進而實現了高效穩定的器件，研究成果為今后有機太陽能電池在熱穩定性研究進一步發展提供指導意義。相關工作發表在Macromolecular Rapid Communications 上，文章的第一作者是南昌大學化學學院的碩士研究生尹靜萍和南昌大學材料科學與工程學院周魏華老師(共同第一作者)。Jingping Yin, Weihua Zhou, Lin Zhang, Yuanpeng Xie, Zoukangning Yu, Jun Shao, Wei Ma*, Jianrong Zeng*, Yiwang Chen*, Improved Glass Transition Temperature towards Thermal Stability via Thiols Solvent Additive versus DIO in Polymer Solar Cells, Macromol. Rapid Commun. 2017. 10.1002/marc.201700428