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  可溶液加工的有機(jī)太陽(yáng)能電池由于成本低，質(zhì)輕，可穿戴等特點(diǎn)，具有很高的商業(yè)應(yīng)用潛力。目前研究者主要把精力集中在高性能材料的開(kāi)發(fā)和器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，以提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層從溶液到薄膜階段的演變過(guò)程對(duì)器件性能起至關(guān)重要的影響，決定了活性層最終形貌，進(jìn)而影響光電轉(zhuǎn)化過(guò)程。目前活性層形貌的表征多集中在靜態(tài)薄膜階段，對(duì)從溶液到固體薄膜過(guò)程的動(dòng)態(tài)研究較為缺乏，不利于深入理解活性層成膜過(guò)程的變化進(jìn)而影響形貌的精確調(diào)控。

  西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院馬偉教授團(tuán)隊(duì)，選擇了具有溫度依賴(lài)性聚集的高性能給體材料——PffBT4T-2OD，結(jié)合刮涂成膜技術(shù)和原位掠入射廣角X射線(xiàn)散射技術(shù)，實(shí)時(shí)觀測(cè)不同加工條件下聚合物從溶液狀態(tài)到薄膜狀態(tài)轉(zhuǎn)變階段中分子排列的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物從溶液到薄膜的變化過(guò)程可以分為四個(gè)明顯的階段，分別是I：溶解階段；II：成核階段；III：生長(zhǎng)階段；IV：薄膜階段。其中，成核階段對(duì)薄膜狀態(tài)下聚合物的形貌（如聚合物鏈間距，聚合物結(jié)晶總量等）有著決定性的影響，高的成核密度會(huì)導(dǎo)致有限的聚合物鏈生長(zhǎng)空間，從而降低聚合物鏈的相干長(zhǎng)度（結(jié)晶性），同時(shí)這一階段可以通過(guò)對(duì)溫度和溶劑的控制進(jìn)行調(diào)控。這一關(guān)于聚合物成核過(guò)程的理解對(duì)高效有機(jī)太陽(yáng)能電池體系中活性層形貌的調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。

  這一成果近期發(fā)表在《Macromolecules》上，西安交通大學(xué)材料學(xué)院博士生畢召召為論文的第一作者，馬偉教授為論文的通訊作者。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金的資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.macromol.8b01156