近日，山東大學物理學院有機光電子學團隊在有機光伏器件光物理與載流子輸運機制的研究中取得新進展，相關工作發表于Advanced Materials (影響因子: 29.4 ) 和《Materials Science and Engineering: R: Reports》（影響因子31.0）上。
為推動國家“雙碳”戰略目標，我國將加大可再生能源布局，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，引領全球新能源技術。在新型能源體系中，太陽能利用（光伏）將成為發電的主力軍之一，其中有機光伏材料與器件的研究在材料設計合成和器件工程等方面取得了快速進展。但是其產業化應用受到了效率偏低、穩定性較差等問題的制約，特別是對內在光物理與載流子輸運機制缺乏理解是限制器件性能提高的關鍵科學問題。針對以上問題，有機光電子學團隊揭示了有機光伏激子動力學與分子相互作用機制，為實現大厚度有機光伏器件應用奠定了重要實驗基礎；提出了有機光伏中精確遷移率測量方法，為材料設計和器件制造提供了重要參考。
有機太陽能電池（OSC）大規模商業化生產的一個主要障礙是活性層厚度的限制，大厚度OSC仍面臨諸多挑戰，包括有機材料較短的激子擴散長度、空間電荷積累和嚴重的載流子復合等因素，嚴重限制了器件性能的提升。郝曉濤教授團隊提出聚合物吸附策略，在逐層沉積異質結中引入絕緣物聚苯乙烯形成范德華力物理吸附，增強了分子間相互作用和電子波函數交疊程度，抑制缺陷態密度，改善激子擴散，制備了高效大厚度有機太陽能電池器件。結合超快光譜學分析，揭示了激子動力學與分子相互作用的關聯機制，為大厚度有機光伏物理機制研究提供了新的視角，為有機光伏器件的商業化應用提供了新策略。相關工作以“π-π Stacking Modulation via Polymer Adsorption for Elongated Exciton Diffusion in High-Efficiency Thick-Film Organic Solar Cells”為題發表在《Advanced Materials》上。論文第一作者為物理學院博士研究生付振，通訊作者為郝曉濤教授，山東大學為第一作者單位和唯一通訊作者單位。
上述研究工作得到了國家自然科學基金、晶體材料國家重點實驗室、山東省重大基礎研究、山東省泰山學者、山東大學齊魯學者計劃等項目的資助。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313532
https://doi.org/10.1016/j.mser.2024.100772
（來源：山東大學物理學院）