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  過去幾年間，加工成本低、質輕、性柔的有機光伏（OPV）電池快速發展，能量轉換效率（PCE）已經超過了16%，展示出廣闊的應用前景。

  但是，這些結果通常是在采用旋涂方式制備的小面積OPV電池（小于0.1 cm²）中實現的。當使用溶液涂布法制備大面積電池時，由于溶劑揮發過程的顯著改變，OPV材料將形成更大的聚集體，導致光伏活性層中發生較嚴重的相分離。因此，領域內亟待發展適用于大面積溶液涂布法制備的高效率OPV電池。

  最近，中國科學院化學研究所侯劍輝研究員團隊通過受體材料結構優化，將OPV電池的PCE提升到17%，且該電池具有優異的大面積制備特性。

  該團隊通過適當的分子優化方法，設計并合成了非富勒烯受體BTP-4Cl-X（X = 8, 12或16）。實驗顯示，BTP-4Cl-12具有平衡的溶解性和聚集特性。

BTP-4Cl-X的分子結構

  更進一步，該團隊將BTP-4Cl系列受體材料與前期工作中發展的聚合物給體材料PBDB-TF共混，并分別利用旋涂法和刮刀涂布法制備OPV電池。

旋涂法（a）和刮刀涂布法（b）的成膜過程

  結果，通過旋涂法制備的小面積（0.09 cm²）電池實現了高達17%的能量轉換效率；使用刮刀涂布法制備的1 cm²電池仍然能夠實現15.5%的PCE。這些結果均是目前OPV電池領域的突出結果。

器件在不同加工條件下的能量轉換效率（PCE）

  該團隊還與西安交通大學馬偉教授團隊合作，對薄膜的形貌進行了研究。結果表明，使用刮刀涂布法制備的BTP-4Cl-12電池，具有良好的相分離形貌，有利于載流子傳輸和抑制電荷復合。

不同加工條件下電池薄膜的AFM相圖

  這項工作對開發可大面積制備的高效OPV電池具有重要意義，以“17% efficiency organic photovoltaic cell with superior processability”為題發表于《國家科學評論》（National Science Review, NSR）。中國科學院化學研究所姚惠峰博士為論文通訊作者，崔勇博士為第一作者。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz200