北理工团队在绿色铸态有机光伏电池方面取得重要进展

　　近日，北京理工大学化学与化工学院硕士研究生王英琦独立一作在化学工程领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Dual-acceptor synergy enables hierarchical morphology for efficient exciton and charge dynamics in as-cast organic solar cells”的研究论文。北京理工大学为唯一通讯单位，安桥石特别研究员和王金亮教授为共同通讯作者。
 

　　溶液加工的有机太阳能电池(OSCs)凭借色彩丰富、半透明、机械柔性等独特优势，在光伏建筑一体化及柔性可穿戴电子领域展现出广阔应用前景。近年来，单结OSCs的能量转换效率(PCE)已突破20%，达到产业化应用门槛。然而，高效率器件通常依赖于热溶液/基片、溶剂/固体添加剂、热/溶液退火等复杂的处理工艺来优化活性层形貌，导致生产成本上升、批次重复性差、大面积生产工艺不兼容等问题。因此，发展制备工艺简单、无需额外优化的铸态OSCs具有重要的科学意义与应用前景。
 

　　在本工作中，研究团队将聚合物给体D18与两个结构相似的小分子受体Y6-BO和L8-BO共混，基于非卤化溶剂成功制备了高效铸态三元OSCs。系统研究表明，Y6-BO与D18之间较低的结合能及其非线性聚集行为，赋予了D18:Y6-BO体系更长的扩散/成核阶段但更短的晶体生长与相分离过程。双受体的协同作用可同步延长分子自组装与相分离过程，诱导活性层形成具有分级结构的理想形貌，从而同时提升激子解离和电荷传输效率。此外，通过精细调控Y6-BO/L8-BO比例，三元器件在短路电流密度与开路电压之间实现了优化平衡。最终，当L8-BO含量为20 wt%时，基于非卤化溶剂的铸态三元OSCs获得了19.84%的创纪录效率，填充因子高达81.39%，显著优于两个二元对照器件。
 

　　本工作揭示了双受体协同调控成膜动力学与形貌演化的内在机制，针对铸态有机太阳能电池中激子解离与电荷传输对活性层形貌的矛盾需求，提出了切实可行的调控策略，为实现高效、环保、低成本有机光伏的产业化应用提供了新思路。
 

　　本研究得到了中央高校基本科研业务费的资助及北京理工大学分析测试中心的支持。
 

　　引用：北理工团队在绿色铸态有机光伏电池方面取得重要进展 北京理工大学 【引用时间：2026年6月17日】