陈义旺&张光烨&王宇飞AM：通过热力学工程化的层间扩散和激子产生实现20.64%且稳定的二元有机太阳能电池

有机太阳能电池（ OSCs）因其轻质、柔性和可溶液加工等优势而备受关注，其功率转换效率（PCE）已突破21%，尽管热力学在活性层优化中起着核心作用，但尚未解决的温度依赖机制阻碍了有机太阳能电池效率的进一步提高。当前高性能体系广泛使用的D18给体聚合物虽具有利于电荷传输的刚性平面结构，但其极强的结晶倾向也导致了加工困难。常用的顺序沉积（SqP）工艺面临给受体界面能不匹配的挑战，阻碍了有效的层间渗透，造成激子损失，而传统热溶液法则存在膜厚一致性差的问题。

针对上述问题，本文采用实时热成像来揭示在热基板(HS)上的活性层膜的顺序处理(SqP)期间的温度受控组装动态。与广泛采用的热溶液技术相比，HS工艺在SqP过程中为活性层提供了更高的温度和更长的加热时间，从而加速了底层的液相重组和成核。HS诱导的界面能差促进层的相互渗透，并在有源层的底部区域实现合适的给体含量，同时促进激子的产生。高度结晶的纤维状结构提高了空穴迁移率并抑制了非辐射复合(0.214 eV)，产生了高填充因子(81.00%)和开路电压(0.868 V)。100 nm厚的D18 HS/eC9器件实现了19.75%的效率(对比对照的18.89%)，并且在270 h后在1001太阳光照下保持其初始效率的90%(对比对照的84%)。在2PACZ作为空穴传输层的情况下，在三个系统中证明了超过20%的效率:20.02%(D18/eC9-4F)、20.25(D18/eC9)和20.64%(D18/L8-BO，认证为20.10%)。值得注意的是，HS处理的300 nm厚的二元器件实现了超过18.12%的效率。

相关研究成果发表于Advanced Materials上。深圳技术大学硕士生孙康博为该论文的第一作者，深圳技术大学王宇飞助理教授、深圳技术大学张光烨副教授、南昌大学陈义旺教授为该论文的通讯作者。

原文地址：

https://doi.org/10.1002/adma.202509806

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