Small：增强粘附力并降低电荷提取屏障，在具有层压活性层的倒置有机太阳能电池中实现 19.32% 的效率

第一作者：黄小鸽

通讯作者：阚志鹏、张敏

单位：广西大学

层压薄膜转移已成为一种在有机太阳能电池中制造多层堆叠结构的有前途的技术。然而，有机薄膜转移失败、完整性丧失和电荷转移受限等挑战限制了其更广泛的应用。本文通过富勒烯衍生物来调节氧化锌（ZnO）层的功函数和表面能，可显著增强薄膜完整性和层压电荷转移，开发具有层压活性层的高效倒置有机太阳能电池，展示制造多层堆叠薄膜光电器件的巨大潜力，提供了传统溶液处理技术的替代方案。

近日，来自广西大学的阚志鹏教授与张敏教授研究团队，在知名期刊Small上发表题为“Enhancing Adhesion and Reducing Charge Extraction Barrier Achieves 19.32% Efficiency in Inverted Organic Solar Cells with a Laminated Active Layer”的文章。该研究通过富勒烯衍生物对ZnO层的功函数与表面能的调控，显著增强了界面粘附力，优化了活性层内部形貌，从而有效降低了电荷提取的能量势垒。这种改进使得光生电子和空穴能够更高效地被电极收集，最终实现了高达19.32%的光电转换效率，同时提升了器件的稳定性。这项工作为制备高性能有机太阳能电池提供了一种新颖且有效的策略，推动有机光伏向产业化迈进。

层压技术在有机太阳能电池中常因转移有机薄膜的完整性差、剥离失败而受到限制。本研究通过富勒烯衍生物对ZnO层表面能的调控，显著增强了界面粘附能，其中承印基底ZnO/PC61BM与PM6:L8-BO之间的粘附能高达69.49 mJ m⁻²，远高于PDMS成膜基底与PM6:L8-BO之间的粘附能（28.94 mJ m⁻²），满足了有机薄膜的剥离条件（Gsubstrate/film>GPDMS/film），实现了有机薄膜从成膜基底PDMS到承印基底ZnO/PC61BM的高效、完整、无残留转移。

有机薄膜形成于低表面能的PDMS基底时，供体材料（PM6）在底部富集，而受体材料则集中在空气界面。在层压过程中翻转薄膜可使受体位于新的底部界面，从而有效改善垂直梯度分布。其中层压器件由于更优的活性层形貌表现出更强的电荷提取能力、更长的载流子寿命以及更低的双分子复合和陷阱辅助复合。这些物理过程共同作用，使层压器件不仅避免了溶液加工对下层的侵蚀，还实现了优于旋涂器件的光电转换效率。

基于富勒烯衍生物PC61BM优化的ZnO层的层压器件分别在PM6:L8-BO与D18:L8-BO体系获得18.03%与19.32%的PCE，成为报道中效率最高的层压有机太阳能电池之一。同时，最优层压器件在热循环稳定性（0-85°C）、储存稳定性与弯折稳定性下均表现出远优于对照器件，为实际应用奠定了基础。

Enhancing Adhesion and Reducing Charge Extraction Barrier Achieves 19.32% Efficiency in Inverted Organic Solar Cells with a Laminated Active Layer

阚志鹏教授简介：广西大学物理科学与工程技术学院的教授，博士生导师。2003至2015年，于广西大学、中国科学院固体物理所及米兰理工完成学士至博士学习。曾在沙特阿卜杜拉国王科技大学太阳能中心与中国科学院重庆绿色智能技术研究院开展过研究工作。一直从事有机光电材料与器件物理相关研究，主持过国家自然基金面上及广西自然基金杰出青年等多个项目；作为通讯作者，在Energy Environ. Sci.，Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater.，等期刊发表超40余篇论文。

张敏教授简介：淮北师范大学，物理与电子信息学院教师，博士，副教授、硕士生导师。先后主持安徽省质量工程教学改革重点项目、安徽省质量工程教材建设项目、校级质量工程教学改革研究重点项目以及校级质量工程教材建设项目等，以第一作者发表教学研究论文5篇，主持安徽省自然科学基金青年项目、安徽省高校优秀青年人才支持计划项目、安徽省高等学校自然科学研究重点项目、污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室开放课题以及参与国家自然科学基金项目2项。以第一作者或通讯作者发表SCI收录论文27篇，其他论文4篇，授权发明专利1项，同时担任多个国际知名期刊的审稿人。