近日，北京化工大学谭占鳌教授/于润楠副教授团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上发表了题为“Thermodynamic Phase Transition of Three-Dimensional Solid Additive Guiding Molecular Assembly for Efficient Organic Solar Cells”的研究论文。该研究中设计合成了一系列基于立体分子构型的挥发性固体添加剂，利用其与活性层材料之间的分子间相互作用及其在热力学相变过程中所提供的充足自组装空间，有效促进活性层中分子的有序堆积，实现了有机太阳能电池（OSC）光伏性能的提升。

作者提出了一种结合理论计算以及薄膜形貌表征对挥发性固体添加剂材料进行预筛选的策略。从三苯胺类添加剂中优选出具有良好挥发性、强分子间相互作用的FPA，相比于其他三个材料，FPA在诱导活性层分子形成有序分子堆积的作用效果最佳。FPA在器件中的应用能有效抑制载流子复合、降低能量无序度并有效改善电荷传输过程，相应的OSC器件获得了超过19%的光电转化效率。为了进一步探究立体结构固体添加剂的优势，作者通过分子动力学模拟证明了相比于平面固体添加剂，立体结构固体添加剂在热力学相变过程中提供了更为充足的自组装空间，更利于活性层材料在这一过程中的进一步有序自组装，获得更为理想的活性层形貌。这项工作首次提出了预选固体添加剂策略，并揭示了立体结构固体添加剂在形貌调控中的构效关系，加深对其工作机制的理解，为挥发性固体添加剂材料设计与应用的进一步发展提供有益参考。

该工作的第一作者为北京化工大学材料科学与工程学院于润楠副教授, 通讯作者为谭占鳌教授。北京化工大学为第一完成单位。

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202308367