固态添加剂是调控有机太阳能电池(OSC)活性层形貌的有效策略，这与器件性能密切相关。然而，目前的固态添加剂主要侧重于形貌调控，其本身较弱的电学特性可能限制载流子迁移率等电学性能的提升。
本研究南开大学冯莞莹、Kai Han和阚斌等人创新性地引入一种p型棒状液晶(LC)有机半导体——2-癸基-7-苯基苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩(Ph-BTBT-10)，作为D18:L8-BO基二元OSC中的多功能添加剂。得益于其强π-π堆叠和高本征迁移率，Ph-BTBT-10在实现精确形貌调控的同时，显著提升了电学性能。这种双重效应协同延长了激子扩散长度、增强了电荷分离、抑制了复合，并显著提高了共混膜中的空穴迁移率。最终，优化后的二元器件实现了20.3%的竞争性光电转换效率(PCE)，短路电流密度(Jₛc)达27.28 mA cm⁻²，填充因子(FF)为80.5%。据我们所知，该性能是目前已报道的超过20% PCE的二元体系中的最高水平之一。
本研究证明，p型液晶半导体可作为多功能添加剂，通过构建扩展的电荷传输网络，同时调控形貌并提升本征电学性能，为推进OSC性能提供了新的范式。
【文章亮点】
多功能液晶添加剂实现形貌与电学性能协同提升：
Ph-BTBT-10不仅通过其液晶特性引导D18和L8-BO形成更有序的分子堆叠和双连续纤维网络，还凭借其高本征空穴迁移率提供了额外的电荷传输通道，显著提升器件性能。
显著提升器件效率与稳定性：
使用Ph-BTBT-10处理的D18:L8-BO二元器件实现了20.3%的PCE，Jₛc和FF均显著提升，且在60°C下900小时后仍保持84%的初始效率，表现出优异的稳定性。
普适性强，适用于多种体系：
该添加剂在PM6:L8-BO和PM6:BTP-eC9体系中也分别实现了19.6%和19.2%的PCE，显示出广泛的适用性和推广潜力。
T. Chen, Y. Zhong, X. Dong, et al. “ A p-Type Liquid-Crystal Semiconductor with Synergistic Morphological and Charge-Dynamic Modulation Enables 20.3%-Efficiency Binary Organic Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e12694.
https://doi.org/10.1002/adma.202512694
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202508/20/50006554.html
