有机太阳能电池因其具有的质轻，成本低以及可柔性加工的特点，使其成为光伏领域的研究热点之一。在近二十多年以来，得益于新型给受体以及界面材料的设计，效率不断突破，目前最高认证效率已超过17%，已满足光伏器件商业化使用的最低标准。但与传统的硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池商业化的道路依然存在诸多障碍。一方面是有机太阳能电池的稳定性限制了其进一步的应用，另一方面有机太阳能电池印刷工艺的不完善使之无法实现高质量大面积的薄膜沉积。因此，如果想推动有机太阳能电池走向商业化的道路，就必须解决这两个方面的科学问题。

  目前高效率的有机太阳能电池器件主要基于体相异质结结构，更大的给受体接触面积实现了有效的激子分离和载流子传输。通常，活性层给受体相分离结构难以调控，尤其是多元体系，缺乏给受体相行为对形貌演变关系的认知，无法有效实现相分离结构，器件性能就会出现明显的降低。陈义旺教授研究团队在这一方面开展了系列工作，实现通过Huggins参数研究三元组份的形貌演变，建立三元有机太阳电池相行为形成规律。利用“合金”或助溶剂调控活性层结晶行为、垂直相分离以及取向形貌，进一步提高有机太阳能电池的填充因子，并通过吸收和能级的优化，实现了光伏器件性能的有效的提升(Adv. Funct. Mater., 2019, 1805872， Adv. Sci., 2019, 1900565, Macromolecules, 2019, 52, 4359?4369, Chem. Mater., 2019, 31, 24, 10211-10224, Adv. Funct. Mater., 2020, 1909760)。

  此外，通过调控有机太阳能电池从小面积到大面积转化过程中的形貌演变，从而降低性能损失，这对于大面积有机太阳能电池的制备至关重要。团队利用旋涂和卷对卷印刷过程中的剪切冲量的转换关系，确定了剪切冲量在狭缝挤出印刷和旋涂工艺之间的定量转换因子 (Adv. Mater. 2019, 31, 1903649)。研究团队发现，在刮涂印刷大面积有机太阳能器件中存在能量损失，影响器件性能。为了解决这个问题，第三组分富勒烯衍生物indene-C60 bisadduct (ICBA)被引入到活性层中。研究发现，ICBA的引入降低了非辐射复合损失从而开路电压得到恢复，最终使得大面积刮涂器件的性能得到优化。

图1 旋涂与刮涂，器件性能以及ICBA作用的示意图。

  团队利用原子力显微镜，透射电镜和掠入射广角X射线散射（GIWAXS）对活性层表面形貌，内部聚集状态以及分子链堆叠状况进行了分析，发现了ICBA的引入有助于适当提高活性层表面粗糙度，改善相分离形貌并提高（010）取向π-π堆叠的强度。同时，这也有助于改善载流子分离和电荷的复合，因此基于1.05cm²的刮涂器件得到了13.70%的光电转换效率。研究团队相信，该工作为印刷大面积有机太阳能器件中降低非辐射复合损失，提高器件的光伏性能提供了有效的技术支持。

  本论文发表于Advanced Functional Materials上，题为“An Effective Method for Recovering the Non-Radiative Recombination Loss in Scalable Organic Solar Cells”。本文通讯作者为南昌大学陈义旺教授以及胡婷博士，合作者为武汉大学高等研究院闵杰研究员。第一作者为南昌大学硕士研究生邢直，共同第一作者为南昌大学博士研究生孟祥川。

  全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202000417