东南大学姚惠峰AM：多功能2D共轭BDT聚合物夹层可实现20%以上的有机太阳能电池

双连续活性层形貌在影响有机太阳能电池（OSCs）的电荷传输与复合过程中起着关键作用。然而，传统的体异质结共混通常导致不可控的垂直相分布，限制了能量转换效率（PCE）的进一步提升。

本文东南大学姚惠峰等人通过在苯并二噻吩（BDT）单元上引入长共轭侧链——氯化烯丙硫基-噻吩-乙烯-噻吩（tvt），设计了一种二维共轭聚合物给体PBDB-tvt。该扩展结构提升了能级、增强了光吸收并改善了电荷传输性能。有趣的是，PBDB-tvt在常用加工溶剂中表现出选择性溶解性，适用于顺序沉积工艺。将其用作电极修饰层与体异质结之间的中间层，我们构建了一种混合器件结构。该结构不仅改善了相分布，还增强了短波长区域的光利用，从而实现了开路电压、短路电流密度和填充因子的同步提升。

最终，最优器件实现了20.3%的最高PCE。本研究突显了多功能中间层在增强光吸收和调控活性层形貌方面的关键作用，为提升OSCs的光伏性能提供了可行路径。

研究亮点：

1. 1. 新型二维聚合物设计：
      通过引入含氯共轭侧链tvt，设计出具有选择性溶解性的聚合物PBDB-tvt，适用于顺序沉积工艺，构建稳定多层结构。

   2. 多功能中间层协同增效：
      PBDB-tvt中间层不仅优化了垂直相分布，还增强了短波长光吸收，提升电荷传输与提取效率，抑制复合。

   3. 效率与稳定性双突破：
      在二元与三元体系中均实现效率提升，最高PCE达20.3%，并在1600小时内保持90%以上的初始效率，具备优异稳定性与普适性。

M. Li, Y. Xu, W. Zhao, et al. “ A Multifunctional 2D-Conjugated BDT Polymer Interlayer Enables Over 20% Organic Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e17145.

https://doi.org/10.1002/adma.202517145

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