热力学调控界面扩散与激子生成实现20.64%高效稳定二元有机太阳能电池

来自前沿领域的研究人员通过热力学工程调控界面扩散与激子生成，开发出效率突破20%的二元有机太阳能电池。采用热基底(HS)顺序沉积技术，结合实时热成像揭示温度依赖的组装动力学，实现了活性层优化。D18/L8-BO体系获得20.64%认证效率(20.10%)，300nm厚器件仍保持18.12%高效率，为有机光伏领域树立新标杆。

　　

在有机太阳能电池(OSCs)领域，热力学因素虽在活性层优化中起核心作用，但温度依赖机制不明制约着效率提升。研究者创新性地采用热基底(HS)顺序沉积(SqP)技术，通过实时热成像揭示了薄膜组装动力学奥秘。相较于传统热溶液法，HS工艺为活性层提供了更高温度和更长的热处理时间，促进底层液相重组和晶核形成。这种热诱导界面能差不仅驱动层间互穿，还优化了活性层底部区域给体含量，同步增强激子(Exciton)生成。

高度结晶的纤维状结构使空穴迁移率显著提升，将非辐射复合能量降至0.214 eV，从而获得81.00%的超高填充因子和0.868 V的开路电压。采用D18 HS/eC9体系的100 nm厚器件效率达19.75%，在≈1个太阳光照下270小时后仍保持90%初始效率。更引人注目的是，搭配2PACZ空穴传输层时，三个体系均突破20%效率壁垒：D18/eC9-4F(20.02%)、D18/eC9(20.25%)以及D18/L8-BO(认证效率20.10%)。该研究为厚膜器件性能优化提供了新思路，300 nm厚的二元器件仍能保持18.12%的优异效率。