有机光伏电池在驱动光伏产业多元化发展进程中发挥着关键作用，有效促进了光伏发电领域的广泛布局，对于实现“碳达峰”与“碳中和”的战略目标具有深远的影响和重大的战略意义。实现非富勒烯受体的多晶结构，以增加非富勒烯受体的结合和聚集对于改善电荷传输特性至关重要，可能会影响有机光伏电池的性能。通常，非富勒烯受体的多晶是通过约200摄氏度的高温退火诱导的，这些热处理条件往往会对有机太阳能电池的活性层形态产生负面影响。尽管通过引入溶剂添加剂可以降低形成多晶所需的退火温度，但它仍然远远超出了几乎所有基于非富勒烯有机太阳能电池的最佳处理条件。

针对以上问题，我院薄膜光伏研究团队创新性的使用“不良溶剂与微量高沸点良溶剂添加剂”的“共溶剂”策略，在室温下调制了具有不同尺寸和形状的多晶结构，克服了高温对有机光伏电池不可控影响的问题。研究证实，不良溶剂可以诱导非富勒烯受体的生长，而高沸点的溶剂添加剂可以延长受体的生长时间，在二者的共同作用下，最终实现了具有微米级别的多晶结构，并且添加剂通过调控溶解度的不同，获得了具有不同形状和尺寸的多晶结构。因此，基于PM6/BTP-eC9作为活性层的双层有机光伏电池不仅获得了18.63%（上海微系统与信息技术研究所认证效率18.17%）的光电转换效率，而且在1000h的储存时间后仍然保持了93.3%的初始效率值。同时，这项研究也通过双层活性层结构证实了，溶剂添加剂是通过优化受体的形貌（而不是给体）来实现器件性能上的提升。这项研究的结果揭示了溶剂添加剂对受体多晶结构的调制作用，对于实现高效的双层有机光伏电池影响深远。

相关研究成果以“Room-temperature-modulated polymorphism of nonfullerene acceptors enables efficient bilayer organic solar cells”为题，发表在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》上。该课题获得了“国家自然科学基金（面上项目）（62275057）-基于荧光共振能量转移的平面异质结有机光伏电池光电转换机理与性能研究”、“广西自然科学基金（杰出青年科学基金项目）（2023GXNSFFA026004）-有机光伏电池”、“广西自然科学基金（重点项目）（2022GXNSFDA035066）-基于BTP系列电子受体的有机光伏电池中Förster共振能量转移研究”、“广西创新人才高地”和“广西博士研究生创新计划项目（YCBZ2023013）-双层有机光伏电池制备及机理研究”的大力支持。

论文作者：赵振民（2020级博士生），Sein Chung， Young Yong Kim，Minyoung Jeong，李欣（2022级博士生），赵晶晶（2023级博士生），朱朝锋（2021级博士生），Safakath Karuthedath（教授，清华大学），钟宇飞（教授，浙江大学宁波理工学院），Kilwon Cho，阚志鹏（通讯作者）

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee02330g