中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义、刘权团队提出一种“分子锁定”新策略，给有机太阳能电池的透明电极与界面修饰分子之间加上“化学锁扣”，同步提升器件效率和长期稳定性。基于该策略，15.6平方厘米孔径面积有机太阳能组件的有效面积效率超过18.8%。相关成果近日发表于《焦耳》。

有机太阳能电池可以像报纸一样印出来，具有柔性、轻质、低成本和大面积制造的潜力，实验室小面积单结器件光电转换效率已超过20%。但从实验室小电池走向商业化组件，仍有一个关键瓶颈——商用透明导电电极铟锡氧化物ITO与超薄界面修饰材料膦酸自组装单分子层（SAM）之间的界面不够稳定。

针对这一难题，团队提出基于配体交换反应的“分子锁定”策略。他们先在商用ITO表面真空镀上一层含铟和氯的中间层InClx，经过紫外臭氧处理，形成ITO-Cl界面，再通过热退火触发SAM与InClx配体交换化学反应，氯离子作为“牺牲离去基团”，与膦酸基团释放的氢结合成氯化氢挥发掉，驱动形成牢固的铟-氧-磷三点配位网络。原本松散、不亲和的ITO-SAM界面被改造成密集的“锚定模板”，让修饰分子近乎完整地铺成单层。

多种测试和分子模拟表明，该中间层能抑制SAM团聚，让覆盖更均匀，改善电极能级匹配并增强耐溶剂冲洗和热老化能力。该方法在多种膦酸类SAM材料中具有通用性。

基于这一“分子锁定”界面，实验室小面积有机太阳能电池效率达到20.4%，平均效率19.9%。在稳定性方面，封装小器件于最大功率点连续工作2000小时后仍保持超过85%初始效率；组件在连续光照600小时后保持超过95%初始效率；75℃热老化1000小时后保持超过90%初始效率。这说明“分子锁扣”带来的不是某一个点的改善，而是效率、稳定性、面积三个维度同时向前推进。

该研究为高效、稳定、可规模化有机光伏组件提供了通用界面平台，有望破解有机光伏“效率、稳定性、可扩展性”难以兼得的“三角难题”。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102709

（原载于《中国科学报》 2026-10-27 第1版 要闻）