image: VTA制备赝本体异质结薄膜的示意图 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
武汉理工大学王涛教授课题组开发的新型有机光伏薄膜后处理技术，为有机太阳能电池开发中效率与稳定性难以兼顾的双重挑战提供了一种解决思路。这种真空辅助热退火（VTA）方法能够在光伏活性层薄膜内部构建垂直分布的结构，使器件在保持高性能的同时实现长期稳定运行。
该突破的核心在于对活性层薄膜内给/受体垂直方向分布的精准调控。研究团队介绍："VTA工艺既能加速溶剂挥发，又可促进分子的有序堆积。"该过程形成了给体材料在底层富集、受体材料在顶层富集的梯度分布结构，同时保持相互贯穿的网络，构成了有利于电荷传输与提取的理想p-i-n构型。
通过X射线光电子能谱深度分析和变角掠入射广角X射线散射等表征技术，研究人员证实经VTA处理的薄膜具有更有序的分子排列和更紧密的π-π堆叠。这种结构的优化也体现在器件性能的提升上，最佳电池的光电转换效率达到了20.5%。
稳定性测试结果则尤为突出。在连续光照的老化测试中，常规结构器件保持初始性能80%以上（T80）的时间超过3,900小时。而在特别设计的稳定结构中，推算T80寿命达到约54,000小时，位于目前高效有机光伏器件中报道的超长寿命之列。
研究人员指出："VTA处理带来的结晶度提升和相分离抑制，形成了能够抵抗性能衰减的稳固形貌和结构。"进一步研究表明，经过VTA处理的薄膜在热应力下显著抑制了结构弛豫和相区粗化生长，这解释了其稳定性提升的内在机制。
该方法在PM6/L8-BO、D18/L8-BO以及全聚合物PM6/PY-IT材料体系中均验证了有效性，展现出一定的普适性。这项通过简单后处理改性实现突破的技术路径，为解决有机太阳能电池性能与稳定性难以兼顾的核心难题提供了实用思路，也为柔性轻质光伏器件的实际应用迈出了坚实一步。