大力发展绿色可再生能源已成为全球能源转型和应对气候变化的核心战略。其中，有机太阳能电池（OSCs）因其轻量化、柔性化以及可溶液加工的优势，备受关注。然而要让这项技术真正走向实用，提升能量转换效率（PCE）和稳定性仍是关键挑战。除了开发高性能的光伏材料，如何精准控制材料的微观结构，以优化活性层薄膜形貌，也成为OSCs研究的核心。

多晶态结构已被证明有利于改善有机光电材料的光电性能，高温退火或高沸点添加剂工艺常被用于诱导多晶态的形成。但是此类多晶态结构中的分子往往无序排列，对OSCs效率的提升有限。此外，这些工艺的能耗成本和复杂性，也制约了器件制备的可扩展性和可重复性。

最近，苏州大学宾海军副教授和李永舫院士团队和福州大学马枭博士合作，使用4-溴氯苯作为可挥发性固体添加剂，在温和的60 ℃退火条件下，成功诱导有机光伏小分子受体BTP-eC9形成高度有序的多晶态结构。这种结构不仅让受体材料的堆积更规则，还进一步促进了给体材料PM6的有序排列，使得整个活性层形成了双连续互穿网络的形貌结构，从而提升了电荷传输效率，并有效减少了能量损失。

实验结果表明，这种有序的多晶态结构带来了诸多优势。首先，它增强了光学各向异性，提高了光的吸收效率，使更多入射光得以被利用。其次，规则的分子排列促进了电荷的高效扩散和传输，同时减少了非辐射复合损失，从而提升了电池性能。此外，多晶态结构还能保持薄膜形貌的稳定性，使器件在长时间运行下依然具备优异的可靠性。

进一步的光学模拟分析显示，多晶态薄膜能够更有效地利用光能，而器件的主要光学损失则来自于电极材料的吸收和本征反射。因此，研究团队还引入了抗反射层，以进一步提升光的利用效率。最终，在PM6:BTP-eC9二元体系中，他们实现了高达20.32%的PCE，这一成果为发展高效稳定的OSCs提供了全新的可行方案，同时也揭示了多晶态结构在高效光伏器件中的重要价值。

Highly Ordered Polymorphism of Small Molecule Acceptor Delivering Efficient and Stable Binary Organic Solar Cells

Panpan Zhang, Ni Gao, Bo Du, Zhigang Xu, Shangrong Wu, Keteng Zhu, Xiao Ma, Haijun Bin, Yongfang Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202424430