我國學者在有機太陽能電池領域取得進展

圖 順序結晶機理示意圖、組件示意圖及效率曲線

　　在國家自然科學基金項目（批準號：52325307、52273188）等資助支持下，蘇州大學材料與化學化工學部李耀文教授團隊突破了從薄膜活性層到厚膜活性層轉換過程中電池效率損失的局限性，為高通量印刷高性能有機太陽能電池組件提供了新思路，相關成果以“調控結晶順序實現20.82%效率且具備高活性層膜厚容忍度的有機太陽能電池（Organic solar cells with 20.82% efficiency and high tolerance of active layer thickness through crystallization sequence manipulation）”為題，于2025年1月17日發表在《自然?材料》（Nature Materials）雜志上，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02062-0。

　　近年來，可溶液印刷有機太陽能電池由于具有輕質、柔性、結構簡單、高通量制備等優點，在便攜式能源、光伏建筑一體化等應用中展現巨大潛力，有望突破晶硅電池在應用場景方面的局限性，成為一種顛覆性光伏技術。目前，有機太陽能電池效率已突破20%。然而，高效率有機太陽能電池通常基于約100 nm的薄膜活性層制備，其在高通量印刷時易產生孔洞，而活性層厚度增加會導致電池效率急劇下降，嚴重制約了產業化進程。

　　為了解決上述問題，蘇州大學李耀文教授團隊率先提出了活性層材料順序結晶策略，實現了給、受體材料結晶在時間和空間上的多維度協同調控，獲得了高結晶度、本體異質結梯度分布的活性層，有效延長了活性層中載流子擴散長度。基于100、250、400 nm活性層制備的小面積（0.062 cm2）有機太陽能電池均獲得了紀錄認證效率（20.43%，19.15%，17.93%），顯著降低了電池效率對活性層厚度的敏感性。基于高通量印刷制備的厚膜活性層，大面積（15.03 cm2）模組創下了18.04%的紀錄認證效率。該工作解決了可高通量印刷有機光伏大面積模組制備過程中的瓶頸問題，加速推動了有機太陽能電池的產業化進程。