港理工李剛Nat. Energy：FF83.2%！PCE21%！兩步結(jié)晶調(diào)控策略使二元OSCs新突破

主要內(nèi)容

香港理工大學(xué)李剛教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一項(xiàng)關(guān)于有機(jī)太陽(yáng)能電池的重要研究。研究發(fā)現(xiàn)，非富勒烯受體的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)對(duì)所制備有機(jī)太陽(yáng)能電池的形貌特征與電荷動(dòng)力學(xué)過(guò)程有著顯著影響，而這兩者最終決定了器件的性能表現(xiàn)。然而，在活性層中優(yōu)化給體和受體材料的分子排列，一直以來(lái)都是該領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一難題，李剛教授團(tuán)隊(duì)借助結(jié)晶調(diào)節(jié)劑苊（acenaphthene），實(shí)現(xiàn)了對(duì)非富勒烯受體結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的精準(zhǔn)控制。具體而言，苊通過(guò)誘導(dǎo)兩步結(jié)晶過(guò)程，改變了受體分子的自組裝行為：它先固定受體的堆積模式，隨后對(duì)結(jié)晶框架進(jìn)行優(yōu)化，最終使活性層中的受體呈現(xiàn)出高度有序的排列狀態(tài)。這種有序排列形成了多條高效的電荷傳輸通道，有效改善了器件的電荷傳輸特性。

得益于上述創(chuàng)新方法，D18/L8 - BO和PM1/L8 - BO - X二元有機(jī)太陽(yáng)能電池取得了優(yōu)異性能。其效率分別達(dá)到了20.9%（認(rèn)證效率20.4%）和21%（認(rèn)證效率20.5%），**填充因子為83.2%（認(rèn)證值82.2%）。這一成果為有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展開(kāi)辟了新的路徑，是該領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)程中的一大重要進(jìn)步。

文獻(xiàn)信息

Twostep crystallization modulated through acenaphthene enabling 21% binary organic solar cells and 83.2% fill factor

Jiehao Fu, Hongxiang Li, Heng Liu, Peihao Huang, Haiyan Chen, Patrick W. K. Fong, Top Archie Dela Pe?a, Mingjie Li, Xinhui Lu, Pei Cheng, Zeyun Xiao, Shirong Lu & Gang Li

https://www.nature.com/articles/s41560-025-01862-1

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