有机太阳能电池（OSC）中的一些基本问题与体相和界面形态在电荷产生、复合和提取等关键过程中的作用有关，这些过程决定了能量转换效率（PCE）。研究这些问题的困难在于难以精确控制以及全面表征体-异质结（BHJ）OSC共混物的形态。

近日，美国加州大学圣巴巴拉分校Thuc-Quyen Nguyen，英国剑桥大学Richard H. Friend，加拿大1-Material公司G. N. Manjunatha Reddy报道了尽管表面上是由相同的构件制成，但不同低分子质量分数（LMWF）PM6:Y6共混物的界面形态和体相形态都具有很大的差异。

文章要点

1）当PM6聚合物的低分子质量分数从1%增加到52%时，PCE从~15%下降到~5%。

2）研究发现，PCE的下降是由于电荷产生效率降低、体陷阱密度增加、电荷传输减少以及电荷提取效率低下而导致的短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）值降低。

3）具有1%LMWF共混物的高器件性能源于良好的体相和界面形态特征，同时，可从亚纳米到亚微米尺度的四种技术来对其进行解析。首先，施主-受主（D:A）相互作用越紧密，D和A畴越小，D:A界面面积越大，D:A界面的超快电子和空穴转移越容易。其次，D:A区较好的长程有序性和最佳的相分离导致了更好的电荷传输和提取。

这项研究揭示了两个与OSC高度相关的基本而复杂的问题的理解，即D的性质：BHJ界面在电荷产生和复合过程中的作用以及BHJ OSCs中影响电荷提取和传输的形态学因素。

A. Karki, J.Vollbrecht, A. J. Gillett, S. Xiao, Y. Yang, Z. Peng, N. Schopp, A. Dixon, S. Yoon, M. Schrock, H. Ade, G. N.Manjunatha Reddy, R. Friend and T. Nguyen, The Role of Bulk and Interfacial Morphology in Charge Generation, Recombination, and Extraction in Non-Fullerene Acceptor Organic Solar Cells, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE01896A

https://doi.org/10.1039/D0EE01896A