实验室陈军武教授团队：厚度不敏感紫外线阻挡层载流子提取和深陷阱实现稳定的有机太阳能电池

有机太阳能电池（OSCs）凭借轻质柔性、低成本制造等优势备受关注，但其稳定性不足严重阻碍商业化。尽管单结器件效率突破20%，光照引发的活性层和界面材料光氧化会导致吸收衰减、能级偏移及器件内部陷阱增多等问题，其中紫外线造成的损伤尤为显著。现有光稳定性研究多采用不含紫外的LED光源或在氮气环境测试，无法真实反映AM 1.5G全光谱（含紫外）及空气暴露下的衰减机制。此外，紫外吸收剂在阳极界面层的改性研究匮乏，亟需开发兼具合适功函数、高导电性、紫外屏蔽和易加工特性的新型界面材料，这对提升OSCs实际应用可靠性至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室陈军武教授课题组通过逐层处理构建了具有紫外吸收剂 BP2的双层阳极界面层 (DL-AIL)，以同时提高OSC的功率转换效率（PCE）和光稳定性，有望拓展有机太阳电池领域的应用。

由BP2和PEDOT:PSS组成的DL-AIL 表现出良好的紫外线吸收率和光子利用率，后者主要得益于从BP2到聚合物供体的有效Förster能量转移。DL-AIL还表现出高电导率、良好功函数和改进的表面粗糙度。基于DL-AIL 的器件还实现了更高的PCE和出色的厚度不敏感性，这归因于DL-AIL 电导率的显著提高和器件传输电阻的降低。更令人印象深刻的是，即使在空气中用紫外线氙灯照射，基于厚度为85 nm的DL-AIL的器件的外推T80寿命也可以达到1306小时，约为基于PEDOT:PSS的器件的54倍，实现了传统结构器件在空气中和含紫外光光源下出色的稳定性。此外，通过瞬态电荷提取、开路电压和短路电流光强依赖曲线、电容-电压和电容-频率测试揭示了具有不同AIL的OSC的降解机制。BP2层的加入抑制了器件老化时电荷载流子密度的下降并限制了深陷阱态密度展宽，从而显著抑制了开路电压的衰减。因此，这一新发现表明基于BP2的DL-AIL策略可以提高OSC的光电转换效率和长期光稳定性。

相关研究成果以“Thickness Insensitive UV Blocking LayerMeliorating Carrier Extraction and Deep Trap towards Stable Organic Solar Cells”为题发表在Advanced FunctionalMaterials上，其中陈军武教授和张连杰副教授为论文共同通讯作者，博士生解向仑、王新康为论文共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究重大项目、贵州省科技计划等科研项目的资助。

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202420940