实验室李宁教授团队：多变量加工协同策略实现有机太阳能电池效率-稳定性协同提升

有机太阳能电池的商业化应用要求同时具备高光电转换效率和长期运行稳定性。然而，效率与稳定性之间长期存在此消彼长的权衡关系，其根源在于光活性层 BHJ 纳米尺度形貌对加工条件极为敏感。尽管添加剂、三元组分和热退火等加工策略已被广泛研究，但多种加工参数如何协同调控薄膜形成动力学、最终形貌及器件稳定性，仍缺乏系统性的定量理解，导致器件优化长期陷入“试错”模式。

提出机制引导的多变量加工框架，系统解耦添加剂、三元组分及热退火的独立与协同效应，首次建立“加工参数-薄膜形貌-器件稳定性”的定量关联，实现了 19.65% 的器件效率且稳定的有机太阳能电池。

针对实现有机太阳能电池“效率-稳定性”协同提升这一核心难题，研究团队创新性地提出了机制引导的多变量加工框架。以 PM6:L8-BO 高效体系为模型，采用原位吸收光谱技术，解析旋涂成膜过程中薄膜形成的三个阶段，溶剂蒸发与分子成核、溶质快速结晶、固态薄膜稳定。通过系统调控 DIO 溶剂添加剂、TCB 固体添加剂、L8-BO-X 三元受体组分及热退火四个关键参数，研究揭示了三个关键发现：其一，单一加工参数无法同时最大化效率和稳定性；其二，“Ternary + TCB + TA”的协同组合可构建高度有序、热力学稳健的 BHJ 形貌；其三，该策略成功实现了“效率-稳定性”协同提升。基于该策略制备的器件实现 19.65% 的器件效率，且器件在 ISOS-L-1 条件下老化 500 小时后仍保持 93% 的初始效率。

相关研究成果以“DecouplingProcessing-Morphology-Stability Relationships Enables 19.65% Organic SolarCells With Exceptional Photostability”为题发表在Small上，通讯作者为浙大宁波理工学院王海桥教授、华南理工大学李宁教授，第一作者为尹志鹏博士。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、TCL科技创新基金、教育部基础与交叉学科突破计划等科研项目的资助。