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有机太阳能电池（OSCs）由于其柔韧、半透明、能带可调而在室内光伏、建筑光伏一体化、可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。双层OSCs避免了给体和受体在大块体积内的混合，从而抑制了双分子电荷复合和能量无序，是OSCs未来工业化应用的潜在候选者。双层OSCs由纯给体层和受体层组成，因此，单独调整给体或受体相为优化双层OSCs的光伏特性提供了机会。最近，共溶剂被用于实现非富勒烯受体（NFA）的微米级多晶型，改善了载流子传输特性，并在双层OSCs中实现了18.63%的光电转换效率（PCE）。然而，这些多晶型的不可控取向导致分子有序性降低。在双层OSCs中进一步提升性能的关键在于实现分子有序排列与分子尺寸之间的平衡。

针对以上问题，裸聊直播薄膜光伏研究团队使用“固-液混合添加剂”策略，有效调节双层结构中非富勒烯受体（NFAs）分子的堆积，从而改善NFAs分子的排列有序性。我们观察到，当L8-BO薄膜使用溶剂添加剂1-氯萘（CN）处理时，通过J-聚集增加了结晶度，从而实现了分子的边缘取向和纤维状网络结构。在将固体添加剂反式-双（二甲基苯基硼）苯乙烯（BBS）进一步加入L8-BO溶液后，其中BBS是一种具有多发射位点的荧光有机硼衍生物，它有助于L8-BO分子的紧密有序堆积，改善了薄膜的有序性，并形成了絮状结构。随后，与PM6配对通过顺序旋涂法制备了双层OSCs，以研究器件性能与形貌诱导的分子有序性之间的关系。结果显示，参考器件的PCE仅为17.70%，而加入CN后，性能提升至18.56%，这主要归因于填充因子（FF）的显著变化。进一步加入BBS，FF和短路电流密度（J_SC）进一步增加，实现了19.32%的PCE，这是双层器件中最高的值之一。我们将器件性能的提升归因于减少的缺陷复合，从而提高了电荷提取和分离效率。而且，形貌的变化也引起了优异的性能稳定性，当1500h的储存时间后，仍然维持了初始效率的91%。这项研究的结果揭示了双添加剂对NFAs形貌的调制作用，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“Molecular Order Manipulation with Dual Additives Suppressing Trap Density in Non-Fullerene Acceptors Enables Efficient Bilayer Organic Solar Cells”为题，发表在能源期刊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”、“广西天文与空间科学技术”人才小高地的大力支持。

 论文作者：赵振民（2020级博士生），Sein Chung，谭立兴（2022级硕士研究生），赵晶晶（2023级博士研究生），刘渊（2022级硕士研究生），李欣（2022级博士生），白亮（2021级博士生），Hyunji Lee，Minyoung Jeong,，Kilwon Cho，阚志鹏（通讯作者）。