近日，《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science）以“Induced Oriented Attachment of ZnO Electron Transport Layer Enables Over 20% Efficiency in Solution-Processed Conventional Organic Solar Cells”為題，在線報道了蘇州大學李永舫院士團隊李耀文教授課題組利用雙功能固體添加劑，在ZnO系統中實現了宏觀與微觀結構有序性調控以及表面缺陷鈍化的同步調節，在制備高效、穩定的可溶液加工的正向有機太陽能電池方面取得重要進展（Energy Environ. Sci.,2025, DOI: 10.1039/D5EE04137F）。
大多數效率超過20%的高性能有機太陽能電池（OSCs）依賴于真空蒸鍍的電子傳輸層（ETLs），如C60/BCP，但此類材料存在厚度容忍度低和工藝復雜的問題。氧化鋅（ZnO）因其具備優異的電子遷移率和熱穩定性，近年來被認為是極具前景的可溶液加工電子傳輸層候選材料。然而，在高效OSCs尤其是正向結構和柔性器件中的實際應用仍受到兩個核心問題的限制：一是多尺度結構無序，二是表面氧空位缺陷密度高。作者通過雙功能固體添加劑1,4-二碘苯（DIB）實現了ZnO系統中宏觀與微觀結構有序性調控以及表面缺陷鈍化的同步調節，進而優化了納米顆粒的堆疊方式。系統分析表明，固體添加劑DIB分子在成膜過程中通過強分子間相互作用牢固吸附于ZnO納米顆粒表面，形成空間位阻效應，抑制顆粒團聚并促進均勻成膜。經過溫和熱退火處理后，DIB逐漸升華，形成顆粒間的自由體積，在偶極相互作用下誘導ZnO顆粒的定向附著，同時增強顆粒間Zn-O鍵合，有效鈍化氧空位缺陷。這種結構調控與缺陷抑制的協同作用，使ZnO薄膜表現出更高的電子遷移率、更低的復合損失以及更優的能級匹配。最終基于ZnO-DIB的器件獲得了20.1%的效率，（認證值為19.8%）是目前ZnO基ETLs的最高效率，并展現出優異的厚度容忍性和工作穩定性。值得一提的是，該策略在柔性器件中同樣表現出優異的兼容性，實現了19.1%的記錄效率，并可廣泛適用于多種DIB類似物。
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