有机太阳能电池凭借轻质、柔性、低成本及大面积制备等独特优势，成为下一代光伏技术的核心候选之一。近年来，随着给体/受体分子设计与器件工程的持续进步，其光电转换效率已突破20%，展现出广阔的商业化前景。然而，体异质结活性层的形貌调控仍是制约器件性能进一步提升的关键瓶颈，聚合物给体与小分子受体之间存在显著的结构和物化性能差异，导致薄膜形成过程中易出现聚集失配、相分离失控及垂直组分分布不均等问题，严重影响电荷传输效率并加剧复合损耗。

  针对这一核心难题，陕西师范大学材料科学与工程学院王晓晨研究员团队从添加剂分子设计入手，筛选出兼具适宜挥发性与强相互作用能力的三氯吡啶材料（TCPy）作为添加剂。该添加剂的核心创新价值在于实现了双向协同调控：一方面，TCPy通过与给体D18和受体L8-BO形成强非共价相互作用（包括静电作用与特定的卤素键作用），有效重构D18聚合物的无序聚集状态，诱导形成有序J-聚集体，同时引导L8-BO的成核与结晶，显著提升电荷迁移率；另一方面，TCPy可延缓薄膜干燥动力学，协调给体-受体间的聚集平衡，最终构建出双纤维互穿网络更致密、分子堆积更规整、垂直组分分布更均匀的优化形貌。系统表征结果显示，TCPy处理后的D18:L8-BO器件不仅效率从18.49% 跃升至20.13%，短路电流密度（J_SC）与填充因子（FF）也分别提升至27.19mA/cm²和80.21%。同时该策略显著增强了器件稳定性：未封装器件连续储存800小时后仍保持92.1%的初始效率，75℃连续热老化300小时后效率保持85%，远超对照组75.9%。此外，该协同调控策略展现出优异的普适性，在D18:Y6、PM6:BTP-ec9、PM6:L8-BO等多种代表性给体-受体体系中均实现了1.5-2%的效率提升，验证了其广泛应用价值。该研究通过理论模拟与实验表征相结合，深入揭示了固体添加剂调控活性层形貌的内在机制，为高性能有机太阳能电池的精准形貌控制提供了全新思路。相关研究成果以“Morphology Optimization Through Additive-Mediated Synergistic D/A Molecular Assembly and Crystallization Boosts Efficiency of Organic Solar Cells Exceeding 20%”为题，发表于国际著名学术期刊《Advanced Functional Materials》。

  本研究得到了国家自然科学基金（22405164）、中央高校基本科研业务费（2023SCU12021、GK202501005、GK202406025）等项目支持。陕西师范大学为第一完成单位，我院硕士研究生李家喻为第一作者，我院王晓晨研究员、李建锋博士以及中国科学院化学研究所李永舫院士为共同通讯作者，同时，特别感谢学院丁自成研究员、刘生忠教授为本研究提供的器件平台支持。

  论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202531515

撰稿：李建锋 李家喻 审核：刘治科