2025-10-10 15:02
钙钛矿/有机叠层太阳能电池是突破单结器件效率极限的潜力路径，然而其性能受限于有机子电池中的复合损失。
本文青岛大学刘玉强和张文科、四川大学李鸿祥、南方科技大学邱龙斌、北京师范大学张文凯和薄志山等人通过追踪有机薄膜形成初期的演化过程，系统研究了这些损失的来源。我们通过策略性调控给受体比例来调节薄膜生长特性，并利用原位技术实时监测结晶动力学。研究发现，有机共混膜中给体含量的差异对溶液-固态转变过程具有微调作用。当给体含量不足时，受体分子易发生聚集，破坏分子堆叠并降低结晶度。这些形貌变化阻碍了激子解离，进而导致电荷复合并降低整体器件性能。
通过优化薄膜形貌与结晶过程，我们成功降低了复合损失，实现了效率高达26.42%的钙钛矿/有机叠层太阳能电池。
文章亮点：
原位揭示薄膜演化机制：利用原位GIWAXS、UV-Vis与PL技术，实时追踪有机活性层从溶液到固态的结晶过程，明确给体含量对晶体成核、生长及分子取向的关键调控作用。
阐明给受体比例对性能的影响：发现给体含量不足会导致受体过度聚集、结晶质量下降，进而削弱激子解离与电荷传输，加剧复合损失，最终限制器件效率。
实现高效叠层器件：通过优化D:A比例，有效调控薄膜形貌与结晶行为，显著降低复合损失，最终制备出效率达26.42%的钙钛矿/有机叠层太阳能电池，为当前溶液加工型叠层器件的领先水平。
Cui, X., Xie, G., Ran, G. et al. Organic film evolution and recombination losses in highly efficient perovskite/organic tandem solar cells. Nat Commun 16. 8986 .
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