【南昌大学&中科院理化所】利用外部磁场引入的抗磁力打印可扩展有机光伏Adv. Mater. (IF=26.8)

使用Keithley 2400数字源表在模拟太阳光源AM1.5G下测量电流密度-电压（J-V）曲线，使用Enlitech QE-R3011系统记录EQE光谱，使用FastFLIM-Q2系统进行光致发光（PL）映射测量，使用Hioki LCR Meter进行电化学阻抗谱（EIS）测量等。

开发了一种基于现有空气刮涂技术的磁场辅助打印技术，通过在薄膜形成过程中引入外部磁场来调节分子末端基团的化学环境，增强分子间相互作用，从而调控分子堆叠行为。

使用固态核磁共振（ssNMR）、拉曼光谱（Raman）、掠射广角X射线散射（GI-WAXS）和设备物理分析对分子间相互作用、薄膜形成过程、活性层形态和设备性能进行了详细表征。

通过ssNMR分析发现，MFA处理后的L8-BO薄膜中芳香环的局部环境发生了变化，表明分子间相互作用增强。具体来说，MFA处理使得L8-BO薄膜中的π-π堆叠相互作用和烷基链的局部结构发生变化，导致分子间的相互作用和取向发生改变。这些变化通过2D异核相关谱和2D 1H-1H双量子-单量子相关谱得到了验证，显示出更强的分子间相互作用和更优的分子堆叠行为。

GI-WAXS分析显示，随着磁场强度的增加，L8-BO分子的(010)衍射峰变窄，π-π堆叠距离减小，晶体相干长度增加，表明MFA促进了分子间的紧密堆积。薄膜应力测试结果显示，MFA处理后的L8-BO薄膜在边缘附近的应力积累减少，最大应力值从1023.58 MPa降低到631.27 MPa，表明MFA处理显著提高了薄膜的均匀性和减少了应力集中。

光学显微镜观察和原位紫外-可见吸收光谱分析表明，MFA处理降低了溶剂挥发速度，延长了晶体生长时间，有利于形成均匀的受体相和更好的相分离形态。

通过交叉扫描Kelvin探针显微镜（SKPM）和光致发光（PL）映射测量发现，MFA处理增强了D/A界面处的电荷传输，减少了陷阱辅助复合。

MFA处理通过增强分子间相互作用和优化分子堆叠行为，改善了活性层的形态和相分离，从而提高了OSCs的光伏性能。具体来说，MFA处理降低了溶剂挥发速度，延长了晶体生长时间，有利于形成均匀的受体相和更好的相分离形态。此外，MFA处理还增强了D/A界面处的电荷传输，减少了陷阱辅助复合，提高了电荷收集效率。这些改进使得OSCs在0.04 cm2和1.00 cm²有效面积下的最大功率转换效率（PCE）分别为19.32%和18.28%，在大面积OSCs（25 cm²）上的最优PCE为16.70%。此外，MFA处理显著提高了设备的热稳定性和机械稳定性。