南昌大学陈义旺&深圳技术大学张光烨/王宇飞AM：通过热力学工程化的层间扩散和激子产生实现20.64%且稳定的二元有机太阳能电池

第一作者：孙康博，王宇飞，张光烨(共同一作)

通讯作者：陈义旺*，张光烨*，王宇飞*

单位：深圳技术大学，南昌大学

有机太阳能电池（OSCs）因其轻质、柔性和可溶液加工等优势而备受关注，其功率转换效率（PCE）已突破21%，尽管热力学在活性层优化中起着核心作用，但尚未解决的温度依赖机制阻碍了有机太阳能电池效率的进一步提高。当前高性能体系广泛使用的D18给体聚合物虽具有利于电荷传输的刚性平面结构，但其极强的结晶倾向也导致了加工困难。常用的顺序沉积（SqP）工艺面临给受体界面能不匹配的挑战，阻碍了有效的层间渗透，造成激子损失，而传统热溶液法则存在膜厚一致性差的问题。

本文采用实时热成像来揭示在热基板（HS）上的顺序处理（SqP）制备活性层膜期间的温度动态演变。与广泛采用的热溶液技术相比，HS工艺在SqP过程中为活性层提供了更高的温度和更长的加热时间，加速了底层的液相重组和成核。HS诱导的界面能差促进层间相互渗透，并在活性层底部区域实现合适的给体含量，同时促进激子的产生。高度结晶的纤维状结构提高了空穴迁移率并抑制了非辐射复合（0.214 eV），产生了高填充因子（81.00%）和开路电压（0.868 V）。100 nm厚的D18 HS/eC9器件实现了19.75%的效率(对照组仅18.89%)，并且在270 h后1个太阳光持续照射下保持其初始效率的90%(对照组84%)。在2PACZ作为空穴传输层的情况下，在三个系统中均证明了超过20%的效率:20.02%(D18/eC9-4F)、20.25(D18/eC9)和20.64%(D18/L8-BO，认证为20.10%)。此外，HS处理的300 nm厚的二元器件实现了超过18.12%的效率。

20.64% Efficient and Stable Binary Organic Solar Cells via Thermodynamic-Engineered Interlayer Diffusion and Exciton Generation

王宇飞助理教授简介：2023年博士毕业于暨南大学。主要从事有机光伏材料应用、器件工程与器件应用方向的研究，累计参与发表51篇SCI论文，4个发明专利授权，被引用1403余次。2023年9月入职深圳技术大学后，以第一发明人授权两篇发明专利，获批国自然青基、广东省基础与应用基础研究基金面上项目和深圳市基础研究专项面上项目，并以第一作者或者通讯作者发表16篇SCI论文，包括Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Sci., Nano-micro Lett., Nano Letter., Mat. Sci. Eng. R.等国际权威刊物。

张光烨副教授简介，深圳市超金刚石与功能晶体重点实验室副主任，深圳市海外高层次人才（B类），深圳技术大学首届青年润园PI，连续3届入选全球前2%顶尖科学家榜单（World’s Top 2% Scientists），连续2届全球“高被引科学家”（科睿唯安（Highly Cited Researchers））。2009年本科毕业于中国科学技术大学材料物理专业，随后在美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）攻读博士学位，2009年参与开发了首个OPV领域的逐层制备法（Sequential Processing or Layer-by-Layer），2015年博士毕业于UCLA化学系。2016年起在香港科技大学进行博士后研究，2017年担任香港科技大学深圳研究院研究助理教授。2018年作为共同创始人创办了有机光伏公司以推动有机光伏的产业化进程。2020年加入深圳技术大学。主要研究兴趣是有机半导体材料、器件及物理，在有机光伏领域有十余年的研发或产业化经验。累计发表SCI论文百余篇，引用过万次，h指数51，其中第一作者或通讯作者六十余篇，包括Nat. Sci. Rev., Chem. Rev., Joule, Adv. Mater.等，出版第一作者英文著作一部（Springer Nature），申请专利多项。

陈义旺教授简介：南昌大学和江西师范大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，入选国家“万人计划”科技创新领军人才，国家百千万人才工程，德国洪堡奖学金获得者，享受国务院特殊津贴，俄罗斯自然科学院外籍院士。2019年起历任江西师范大学副校长，副书记，2022年任赣南师范大学校长，南昌大学高分子及能源化学研究院院长，江西师范大学氟硅能源材料与化学教育部重点实验室主任，江西省化学化工学会理事长，中国化学会会士，教育部科技委委员，《Chinese J. Polym. Sci.》《Science China Materials》《eScience》《Fundamental Research》等编委。主持和完成国家自然科学基金重点项目/中德国际合作项目等、科技部973前期研究专项等项目。以第一作者或通讯作者在Nat. Commun.; J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.等国际期刊发表学术论文400余篇；获授权发明专利49项；撰写中英文专著2部，教材2部。作为第一完成人获江西省自然科学一等奖、教育部自然科学二等奖、获日内瓦国际发明展金奖、中国发明协会发明创业奖创新奖一等奖、中国产学研合作创新奖、江西省教学成果一等奖1项和二等奖3项、中国侨界贡献奖、获全国宝钢优秀教师奖。

孙康博，深圳技术大学硕士研究生在读。2023年于新疆大学获得学士学位。主要从事高效率有机太阳能电池制备及器件物理方面的研究。参与发表论文14篇，引用近百次，其中以第一作者及共同第一作者在Adv. Mater(2篇)., Mater. Sci. Eng. R Rep., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Chem. Comm.等国际著名期刊上发表论文7篇。