有机太阳能电池（OSCs）作为新型的第三代光伏技术之一，因其质量轻、半透明及可柔性制备等优势而备受关注。目前由给体和受体材料混合而成的本体异质结（BHJ）仍是OSCs的主流活性层结构。但由于BHJ活性层存在不可控的相分离，其不稳定的形貌结构将导致器件的光电性能逐步降低。

为实现理想的BHJ活性层，获得稳定的高性能OSCs，精确调控光活性层的形貌结构显得至关重要。其中一种行之有效的策略是在活性层中引入添加剂来调控给/受体的分子堆积和聚集形貌。然而，不同形态的添加剂对BHJ形貌和器件性能的影响机制尚不明晰。

近日，中山大学材料学院的刘升华副教授、陈文多副教授以及深圳技术大学的张光烨副教授联合报道了将三种不同形态（液态/固态/挥发性固态）的同分异构体添加剂分别引入BHJ活性层中，实现了对受体分子聚集形态的逐步精细调控。该方法优化了BHJ活性层的分子堆积形貌，显著提升了OSCs的器件性能。

研究结果表明携带高电负性卤素原子的异构添加剂更倾向于与受体发生相互作用，而非给体。在活性层成膜过程中，1-4-溴-1,2-二氯苯（LCB）作为液态添加剂延长了活性层溶剂的挥发时间，有效抑制了受体分子的过度聚集；1-溴-2,4-二氯苯（SCB）作为固态添加剂显著缩短了活性层分子的聚集时间，获得了最紧密的分子π-π堆积形貌；而2-溴-1,4-二氯苯（VCB）作为挥发性固态添加剂，可以 有效调节活性层内的分子间相互作用和结晶行为，促进了最佳的分子自组装与聚集，形成了理想的分子堆叠结构。因此，基于VCB添加剂处理的D18:L8-BO和PM6:L8-BO为活性层的OSCs分别实现了光电性能的显著提升，器件效率分别达到了19.33%和19.51%，优于LCB和SCB添加剂处理的器件。

这项工作不仅实现了一种新颖的不同形态的异构添加剂策略，在精准调控OSCs活性层分子堆积和聚集形貌方面的作用，而且详细阐明了异构添加剂分子优化活性层形态和器件性能的机制。

Isomerization-Controlled Aggregation in Photoactive Layer: An Additive Strategy for Organic Solar Cells with Over 19.5 % Efficiency

Zihao Xia, Chuanlin Gao, Zhixiang Xie, Miaoxuan Wu, Hansheng Chen, Tongzi Li, Jiang Zhou, Ting Cai, Huawei Hu, Jing Shuai, Chen Xie, Guangye Zhang, Wenduo Chen,  Shenghua Liu

文章的第一作者是中山大学材料学院的博士研究生夏梓皓和深圳技术大学新材料与新能源学院的硕士研究生高川林（共同一作）。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202421953