破纪录！他，连续10年高被引，武大校友，港理讲座教授，新发Nature子刊！

在提高高效有机光伏（OPV）的使用寿命和了解分子水平的光降解机制方面，目前的研究进展有限，特别是在有前景的倒置OPV领域，这对其商业化提出了严峻的挑战。

2024年12月4日，香港理工大学李刚教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《19.5% Inverted organic photovoltaic with record long-lifetime via multifunctional interface engineering featuring radical scavenger》的研究论文，博士生Jiaming Huang、Jiehao Fu、Bo Yuan为论文共同第一作者，李刚教授为论文通讯作者。

李刚，香港理工大学能源转换技术讲座教授暨钟士元爵士可再生能源教授，英国皇家化学学会会士。获得武汉大学学士学位、美国爱荷华州立大学硕士和博士学位。曾任职于加州大学洛杉矶分校和Solarmer Energy Inc.，现就职于香港理工大学。

李刚教授是可印刷太阳能电池范畴的世界顶尖研究学者，其研究包括有机聚合物太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。已发表超过220篇论文，被引用达76,000余次。

在这里，作者展示了用自由基清除剂（3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸）封端的ZnO(BHT@ZnO)纳米颗粒作为电子传输层，提供了有效的表面氧空位钝化和反应自由基捕获能力。

令人鼓舞的是，这种基于BHT@ZnO的增强器件实现了创纪录的19.47%的反向OPV效率（认证效率：18.97%）。

该器件在ISOS-D-1（环境条件下8904小时后PCE保留率为94.2%）和ISOS-L-1 测试协议（MPP中7724小时后PCE保留率为81.5%）下表现出无光浸泡行为和长期稳定性。

更重要的是，作者阐明了OPV的详细降解机制，包括分别通过超氧化物和羟基自由基选择性催化降解供体和受体，以及聚合物供体在辐射暴露下的降解途径。性能提升和机理理解为OPV技术的发展提供了有力支撑。

图1：BHT@ZnO纳米粒子的合成与表征

图2：基于ZnO和BHT@ZnO ETL的OPV器件性能与稳定性

图3：基于ZnO和BHT@ZnO ETL的活性层形貌演变

图4：PM6:BTP-eC9活性层系统在不同老化条件下的吸收衰减

图5：材料劣化机制的研究

图6：活性层在光照射下的自由基生成和清除过程的总结性图表

图7：基于不同活性层系统的倒置OPV器件性能

综上，在这篇论文中，作者研究了通过多功能界面工程，特别是使用自由基清除剂修饰的氧化锌（BHT@ZnO）作为电子传输层，来提高倒置型有机光伏（OPV）的效率和寿命。研究成功地将倒置OPV的效率提高到19.47%，并显著提升了设备的长期稳定性，这对于商业化应用具有重要意义。

该研究实现了创纪录的高效率和长寿命的倒置OPV，这不仅加深了对OPV中光降解机制的理解，还为未来OPV材料和器件设计提供了指导，有助于推动有机光伏技术商业化。

Huang, J., Fu, J., Yuan, B.et al. 19.5% Inverted organic photovoltaic with record long-lifetime via multifunctional interface engineering featuring radical scavenger. Nat Commun 15, 10565 (2024).

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/12/18/6ec551f262/

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