近日，中国体彩网,体彩网材料与化学化工学部李耀文教授课题组在《自然·材料》（Nature Materials）上，发表了题为“Organic solar cells with 20.82% efficiency and high tolerance of active layer thickness through crystallization sequence manipulation”的研究论文。
该论文解决了有机太阳能电池效率（PCE）随活性层膜厚增加急剧衰减的问题，获得纪录认证效率的小面积单节（PCE = 20.43%，0.062 cm2）和大面积模组（PCE = 18.04%，15.03 cm2）有机太阳能电池。论文以苏州大学为第一及唯一通讯署名单位发表。第一作者为中国体彩网,体彩网博士后陈海阳，通讯作者为李耀文。
当前，高效率有机太阳能电池通常基于约100nm的薄膜活性层制备，在高通量印刷时易产生孔洞，而活性层厚度增加会导致电池效率急剧降低，严重制约了其产业化进程。为了解决上述问题，李耀文教授课题组率先提出了活性层材料顺序结晶策略，实现了给、受体材料结晶在时间和空间上的多维度协同调控，获得了高结晶度、本体异质结梯度分布的活性层，有效延长了活性层中载流子扩散长度。基于100、250、400nm活性层制备的小面积（0.062cm2）有机太阳能电池均获得了纪录认证效率（20.43%，19.15%，17.93%），显著降低了电池效率对活性层厚度的敏感性。得益于此，基于高通量印刷制备的厚膜活性层，大面积（15.03cm2）模组创下18.04%的纪录认证效率。该工作解决了可高通量印刷有机光伏大面积模组制备过程中的瓶颈问题，将加速推动有机太阳能电池的产业化进程。
图：机理示意图、组件示意图及效率曲线
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02062-0
