有机太阳能电池（OSCs）具有多种优势，包括高灵活性、低制造成本、丰富的材料供应以及环保性[1,2]。由于这些优点，OSCs在柔性电子和建筑集成光伏（BIPV）等应用中具有独特的潜力[3,4]。随着供体和受体分子设计的不断进步以及器件封装技术的提升，OSCs的功率转换效率（PCE）现已超过20%[3]。因此，OSCs有望成为未来可再生能源系统的重要组成部分[1]。与其他光伏技术（如晶体硅、CIGS和GaAs）[5]相比，OSCs的开路电压（VOC）损失较大[6,7]，这仍然是限制其性能进一步提升的主要因素。VOC损失主要源于光照下电子和空穴准费米能级的分裂，这一现象与晶体无机半导体[8]不同，在晶体无机半导体中准费米能级是明确的。因此，有机半导体由于能量无序而产生带尾态[9,10]。光生载流子占据这些尾态会降低电子准费米能级，同时提高空穴准费米能级[5,11]，从而降低VOC。为了解决这个问题，研究人员一直在积极开发新的供体-受体材料以增强分子结晶性[12, [13], [14]，改善电荷传输特性，并抑制能量无序引起的电压损失[15, [16], [17]]。对于广泛研究的基于Y6的体系，活性层通常是从高挥发性的氯仿溶液中制备的[9,18]。然而，溶剂蒸发速度极快，阻碍了最佳分子排列和连续双连续网络的形成，最终限制了器件性能[16,17]。
因此，要实现高性能的有机光伏器件，通常需要使用分子添加剂来加强分子间相互作用，增强分子结晶性，抑制能量无序，并优化薄膜形态和相分离[19,20]。这些改进有助于平衡VOC和JSC之间的固有权衡，从而实现更优的器件性能[12], [13], [14]]。在各种添加剂特性中，静电势（ESP）特性受到了越来越多的关注，因为它们可以精确调节分子间的非共价相互作用，因此在决定器件性能方面起着关键作用[21], [22], [23]]。ESP定量描述了分子表面的静电势分布[24,25]，反映了原子核与周围电子云相互作用产生的三维电场[26,27]。
此外，去除添加剂所需的后处理步骤会增加OSCs的制造成本[22,23]。退火温度的波动或溶剂冲洗过程中的不一致性可能会破坏活性层的微观结构稳定性，导致VOC损失，在某些情况下甚至会危及器件稳定性[12]。因此，理想的添加剂应能够选择性地与供体或受体分子相互作用，精确调控活性层组分的结晶和分子排列，并具有足够的挥发性，以便在无需任何额外后处理的情况下从薄膜中去除[13,14,19]。在本研究中，我们在D18-CL/Y6体系中使用了一种新的高电负性和易挥发的添加剂2,6-二溴四氟甲基吡啶。添加这种添加剂显著提高了器件的光伏性能，最大PCE达到了19.00%，而未添加添加剂的对照组器件效率仅为17.23%[28], [29], [30]]。此外，我们的研究阐明了添加剂与宿主分子之间的相互作用机制，有效抑制了OSCs中的VOC损失，并简化了高性能器件的制备过程[31,32]。
