我国学者在有机太阳能电池领域取得进展

图 顺序结晶机理示意图、组件示意图及效率曲线

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52325307、52273188）等资助支持下，苏州大学材料与化学化工学部李耀文教授团队突破了从薄膜活性层到厚膜活性层转换过程中电池效率损失的局限性，为高通量印刷高性能有机太阳能电池组件提供了新思路，相关成果以“调控结晶顺序实现20.82%效率且具备高活性层膜厚容忍度的有机太阳能电池（Organic solar cells with 20.82% efficiency and high tolerance of active layer thickness through crystallization sequence manipulation）”为题，于2025年1月17日发表在《自然•材料》（Nature Materials）杂志上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02062-0。

　　近年来，可溶液印刷有机太阳能电池由于具有轻质、柔性、结构简单、高通量制备等优点，在便携式能源、光伏建筑一体化等应用中展现巨大潜力，有望突破晶硅电池在应用场景方面的局限性，成为一种颠覆性光伏技术。目前，有机太阳能电池效率已突破20%。然而，高效率有机太阳能电池通常基于约100 nm的薄膜活性层制备，其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下降，严重制约了产业化进程。

　　为了解决上述问题，苏州大学李耀文教授团队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、400 nm活性层制备的小面积（0.062 cm2）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。基于高通量印刷制备的厚膜活性层，大面积（15.03 cm2）模组创下了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，加速推动了有机太阳能电池的产业化进程。