AFM：利用聚合物添加劑調控分子取向，實現效率達20.2%的雙層有機太陽能電池

在有機太陽能電池中，將分子堆積從邊緣取向調控至更優的面取向有利于改善垂直電荷傳輸和光伏性能。然而，由于加工條件復雜，實現這一結構轉變的精確控制仍面臨重大挑戰。

本研究廣西大學Zhipeng Kan和清華大學Safakath Karuthedath等人通過引入微量聚合物給體PTO2作為添加劑，有效誘導受體相形成優先的面取向分子排列。該策略提高了激子解離效率、改善了載流子提取、降低了陷阱密度，從而使得填充因子（FF）接近80%，最終實現了20.2%的光電轉換效率（PCE），這是目前報道的雙層有機太陽能電池中的最高效率。值得注意的是，PTO2驅動的分子取向策略在多種給體?受體體系中均保持一致的調控效果，顯示出其廣泛適用性。

該方法為有效調控非富勒烯受體分子取向提供了全面見解，為高性能雙層有機太陽能電池的實現鋪平了道路。

研究亮點：

1. 分子取向精準調控：通過引入聚合物給體PTO2作為添加劑，成功將受體L8?BO的分子堆積從邊緣取向轉變為有利于垂直電荷傳輸的面取向，顯著提升電荷傳輸效率。

2. 創紀錄電池效率：在PM6/L8?BO雙層器件中，優化后的PCE達到20.2%，填充因子接近80%，是目前雙層有機太陽能電池的最高效率。

3. 策略具備普適性：該分子取向調控策略在多種給體?受體體系（如PM6/ITIC、PM6/ITIC?2F等）中均有效，展現出良好的通用性與應用潛力。

Z. Zhao, S. Chung, J. Zhong, et al. “ Tailoring Molecular Orientation with a Polymer Additive Enables Bilayer Organic Solar Cells with 20.2% Efficiency.” Adv. Funct. Mater. (2025): e23848.

https://doi.org/10.1002/adfm.202523848

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