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近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的最新研究成果以“Mastering morphology of non-fullerene acceptors towards long-term stable organic solar cells”为题在Nature Communications上发表。该工作通过调控含酰亚胺苯并三唑单元 (PTzBI) 的聚合物给体与非富勒烯受体组成活性层的热性能和分子堆积行为，构建了高效稳定的有机太阳电池。

由于非富勒烯受体杰出的光学和电学特性，以及与共轭聚合物给体良好的相容性，有机太阳电池的能量转换效率已超过18%。除能量转换效率外，长期稳定性/寿命在决定光伏技术应用的成功与否方面也起着十分关键的作用。研究工作中，通过整合两个结构相似的非富勒烯受体，可以系统地调节其热性质和形貌特性，构建了高效稳定的有机太阳电池。基于活性层PTzBI-dF:L8BO:Y6的器件实现了18.26%的能量转换效率和杰出的热稳定性。于85 ℃连续加热1400小时后，仍可以保持近95%的初始性能。利用掠入射广角X射线散射，共振软X射线散射，透射电子显微镜和光谱分析进行了系统的研究，表明整合L8BO和Y6非富勒烯组分，不仅可以调节活性层形貌，还可以有效地稳定本体异质结中的非晶相聚集，抑制了器件中的陷阱积累与电荷复合。在进一步优化有机太阳电池光伏性能的同时，也提升了器件的热稳定性，为该领域实现商业化应用提出了全新的研究思路。

图1：受限的结晶/聚集可获得稳定的非晶相；这种稳定的非晶相与活性层抑制的陷阱密度积累有关，在1400小时85 °C持续热应力下，器件参数稳定。

安康博士、钟文楷博士、彭沣博士是本研究工作的共同第一作者，通讯作者为华南理工大学的李宁教授、黄飞教授和应磊教授。该工作还得到了华南理工大学吴宏滨教授，上海交通大学刘烽教授和美国劳伦斯伯克利国家实验室王诚研究员的帮助。该项工作受到国家重点研发计划，广东省基础与应用基础研究基金，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室基金，国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。

来源：华南理工大学

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38306-x

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