实验室李宁教授团队：反序逐层沉积策略打破倒装有机太阳能电池效率瓶颈

倒置结构有机太阳能电池凭借优异的运行稳定性成为有机光伏产业化的优选架构，但采用逐层沉积工艺制备时，效率始终大幅落后于常规正向结构。该瓶颈源于传统沉积顺序下，底层小分子受体层易被后续溶液侵蚀溶解，且活性层垂直组分分布与器件内光场分布存在固有失配，严重限制光捕获与电荷传输性能，成为行业长期未解决的核心难题。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室李宁教授团队提出反序逐层沉积（r-LBL）新策略，成功打破倒装有机太阳能电池的效率瓶颈，有望推动有机光伏器件的大面积商业化应用。

针对传统倒置逐层沉积工艺的两大核心缺陷，研究团队颠覆传统沉积顺序，创新性提出 “聚合物骨架 - 小分子填充” 的加工范式：先在透明电极侧构建坚固的半结晶聚合物给体骨架，再通过小分子受体溶液的可控溶胀渗透完成活性层制备。该策略一方面使给体分布与器件内光强最大值区域精准对齐，最大化光子捕获效率；另一方面从根源上避免了底层薄膜的溶解侵蚀，形成结晶性提升、优势 face-on 分子取向的理想形貌。基于该策略制备的三元体系器件实现 19.20% 的冠军光电转换效率，二元体系最高效率达 18.71%；同时器件展现出优异运行稳定性，340 小时连续光照后仍保留 97% 以上初始效率，该策略在多类材料体系中均展现出优异普适性。

相关研究成果以“Breaking the efficiency bottleneck of invertedorganic solar cells by reversed sequential deposition”为题发表在Energy & Environmental Science上，通讯作者为华南理工大学李宁教授、浙大宁波理工学院王海桥教授、德国埃尔朗根 - 纽伦堡大学 Christoph J. Brabec 教授，第一作者为尹志鹏博士。该研究工作得到了浙江省自然科学基金、宁波市自然科学基金、宁波市科技项目、中国 - 中东欧国家联合高校教育项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、TCL 科技创新基金等科研项目的资助。