有机光伏电池以有机半导体为活性层材料，具有柔韧、半透明、能级可调等特点，在建筑光伏一体化、可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景，在实现“碳达峰”与“碳中和”的战略目标占据重要地位。随着活性层材料的更新换代，单节有机光伏电池的效率已经突破了20%，表现出了巨大的发展潜力。目前高效的有机光伏电池主要是基于聚合物材料PEDOT:PSS为空穴界面层，其表现出了与活性层材料合适的能级匹配度，具有高效的电荷提取能力，然而，PEDOT:PSS的酸性、低电导率、差电子阻断能力，限制了其稳定性，并且其具有较低的电荷输运能力，限制了其膜厚在只能在40nm之内，不利于大规模的产业化应用。

针对以上问题，我院薄膜光伏团队与福建海峡实验室、韩国浦项科技大学合作，选择具有给体-受体-锚定集团的小分子材料2F来修饰PEDOT:PSS，通过提高导电性来克服界面层的膜厚限制。研究证实，2F小分子聚集在了ITO表面，形成了偶极层，从而改善了PEDOT：PSS的聚集方式，提高了电导率、增加了功函数，最终表现出了更好的电荷提取效率以及更低的漏电流密度。因此，2F修饰的PEDOT:PSS界面在基于PM6:Y6作为活性层的有机光伏电池中，实现了17.1%的效率，高于对照组器件的15.7%，效率的提升主要来源于由电荷提取导致的电流密度提高。而且，当进一步将界面层的膜厚提高到170nm后，以2F修饰PEDOT:PSS为界面层器件的效率仍然实现了超过15%的效率，体现了其优异的膜厚容忍性。利用1,3,5-三溴苯作为固体添加剂后，以2F+PEDOT:PSS为界面层的基于PM6:Y6、PM6:BTP-eC9、PM6:L8-BO器件的效率分别达到了18.3%、19.2%和19.1%。该研究揭示了通过小分子策略修饰空穴界面层来提高器件性能的有效性，对于有机光伏电池的产业化应用具有深刻意义。

相关研究成果以“Hole-selective-molecule doping improves the layer thickness tolerance of PEDOT:PSS for efficient organic solar cells”为题，发表在国家高起点著名期刊eScience，广西大学为第一完成单位。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”、“广西创新人才高地”的大力支持。

 论文作者：赵斌，黄小镇，Sein Chung, 张敏，钟宇飞，梁安海，赵振民，朱朝锋，赵晶晶，Seunghyun Kim，Jimin Kim，王铭 （本科生），陈仕麟（本科生），Kilwon Cho（通讯作者），王漾（通讯作者），阚志鹏（通讯作者）。