在空气中退火也能制备高效大面积有机光伏！浙江大学陈红征教授团队提出“溶剂浴热退火”，20.25 cm² 模组认证 16.75%

第一作者：阿地力江·吾甫尔

通讯作者：傅伟飞*，陈红征*

单位：浙江大学，浙江大学杭州国际科创中心，东华大学，杭州师范大学，香港科技大学（广州），苏州大学

热退火（thermal annealing, TA）是提升有机光伏（OSCs）本体异质结活性层形貌与电学性能的常用后处理手段，可促进结晶度、分子堆积与相分离精细化，从而改善电荷输运与器件效率。然而，在空气环境下进行TA常受氧与水分引发的化学/物理降解，易导致有机半导体与界面层劣化并诱发形貌失稳，进而造成性能衰减；因此实验室普遍倾向于在惰性气氛中退火。这类对环境气氛高度敏感的特性，使得大面积薄膜与模组在放大过程中更易受到温度梯度与传热不均等工程因素制约，制备窗口收窄、可制造性受限。因而，发展兼容空气环境且能提供均匀、可控热场并减缓氧/湿侵入的后处理策略，成为推动 OSCs从小面积器件走向大面积模组与卷对卷制造的关键需求。

近日，来自浙江大学的陈红征教授团队，联合浙江大学杭州国际科创中心、东华大学、杭州师范大学、香港科技大学（广州）和苏州大学，在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Ambient-Compatible Solvent Bath Thermal Annealing for Highly Efficient Organic Solar Cells and Large-Area Modules”的文章。作者提出溶剂浴热退火（Solvent-bath Thermal Annealing, STA）：在加热过程中将本体异质结活性层浸入与其不互溶且化学惰性的全氟萘烷（PFD）溶剂浴中，实现均匀热传递并有效隔绝氧与水分，从而在惰性或空气环境下均可获得优化的垂直组分分布、提升的结晶度与更为致密有序的分子堆积。相应地，器件表现出更高的电荷输运效率与显著抑制的非辐射复合，并在从小面积电池放大至 20.25 cm² 模组的过程中保持高效率与稳定性。

PFD 溶剂浴在加热时提供均匀热场（表面—基底温差显著缩小），并作为物理屏障阻断氧/湿进入薄膜；活性层材料在加工温度下对 PFD 不溶且不互溶，避免溶胀/溶解风险。

与传统 TA 相比，STA 处理使薄膜获得优化的垂直组分分布、提升的结晶度，以及更高结构有序性的分子堆积；由此实现更高效的电荷输运并抑制非辐射复合，且该优势与退火气氛无关（惰性/空气均成立）。

瞬态吸收光谱显示，STA 使得激子扩散/解离时间（τ₂/τ₁）更短；光致/电致谱证实能量损失（尤其非辐射项）更低，迁移率更高且 μh/μe 更均衡，带来更短的提取时间与更长的载流子寿命。

基于PM6:L8-BO共混物的有机光伏器件，小面积器件PCE 19.05%，大面积模组（总面积 20.25 cm²）PCE 17.37%，第三方认证 16.75%；空气中退火的模组用 STA 仅 ~2% 效率损失，而传统 TA 在空气中损失 ~7%。

Ambient-Compatible Solvent Bath Thermal Annealing for Highly Efficient Organic Solar Cells and Large-Area Modules

陈红征教授简介：浙江大学高分子科学与工程学系教授，主要从事有机高分子光电功能材料和器件的研究工作。在Nature Nanotech.、JACS、AM等期刊发表论文600余篇，他引超过40000余次，H-因子108，连续5年入选科睿唯安全球高被引科学家榜单，出版中文专著1部。获授权国家发明专利60多件。兼任美国化学会期刊 ACS Appl. Polym. Mater. 执行主编和中国化学会期刊《高分子通报》副主编等。

傅伟飞博士简介：浙江大学杭州国际科创中心研究员。师从陈红征教授，先后在美国华盛顿大学材料系Alex Jen教授和德国达姆斯塔特工业大学Michael Saliba教授课题组做过博士后研究。目前从事钙钛矿和有机太阳电池模组的研究，以第一作者(含共一)及通讯作者身份在Advanced Materials等期刊发表论文超过45篇，授权中国专利9项，论文总引用超过 8000 次，H因子为48。

阿地力江·吾甫尔 师从陈红征教授，博士研究生（四年级），研究方向为柔性有机太阳能电池模组。

http://tac.polymer.zju.edu.cn/osl/