在有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）領(lǐng)域，提升垂直電荷傳輸效率一直是關(guān)鍵研究方向。將分子堆積方式從端面取向（edge-on）調(diào)整為面取向（face-on），被證實(shí)是提高光伏性能的有效途徑。然而，實(shí)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的精準(zhǔn)調(diào)控，因制備工藝復(fù)雜而面臨巨大挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一難題，科研團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新策略。廣西大學(xué)的闞志鵬與清華大學(xué)深圳國(guó)際研究院材料研究所的Safakath Karuthedath等人，采用微量聚合物給體PTO2作為輔助調(diào)控手段，成功誘導(dǎo)非富勒烯受體（NFA）相形成面取向優(yōu)勢(shì)堆積。這一突破為解決分子堆積調(diào)控難題提供了新思路。

微觀結(jié)構(gòu)表征技術(shù)為該策略的有效性提供了有力證據(jù)。原子力顯微鏡（AFM）與掠入射廣角X射線散射（GIWAXS）的形貌分析顯示，PTO2能夠促進(jìn)非富勒烯受體薄膜的J-聚集，并顯著提高其結(jié)晶度。這一過(guò)程為面取向優(yōu)勢(shì)堆積的形成奠定了基礎(chǔ)，為后續(xù)性能提升創(chuàng)造了條件。

該策略在電荷傳輸和復(fù)合抑制方面表現(xiàn)出色。實(shí)驗(yàn)表明，PTO2的引入可協(xié)同促進(jìn)電荷傳輸，同時(shí)抑制雙分子復(fù)合，降低陷阱態(tài)密度。它還能減少陷阱輔助復(fù)合，降低能量無(wú)序度，有效改善電荷提取效率。這些綜合效應(yīng)直接提升了器件的短路電流密度（Jsc）與填充因子（FF）。

在實(shí)際應(yīng)用中，該策略展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。以PM6/L8-BO體系為基礎(chǔ)的雙層有機(jī)太陽(yáng)能電池，在添加濃度為0.8 mg·mL?1的PTO2后，器件填充因子接近80%，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到20.2%的紀(jì)錄值。這一性能指標(biāo)顯著優(yōu)于未添加PTO2的旋涂器件，驗(yàn)證了該策略的實(shí)用性。

更值得關(guān)注的是，這種由PTO2驅(qū)動(dòng)的分子取向調(diào)控策略具有廣泛的適用性。在多種給體-受體體系中，該策略均展現(xiàn)出穩(wěn)定的調(diào)控效能，為不同材料體系的性能優(yōu)化提供了通用解決方案。這一發(fā)現(xiàn)為高性能雙層有機(jī)太陽(yáng)能電池的規(guī)模化制備開(kāi)辟了實(shí)用路徑。

相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊，題為《Tailoring Molecular Orientation with a Polymer Additive Enables Bilayer Organic Solar Cells with 20.2% Efficiency》。該研究通過(guò)聚合物給體添加劑的創(chuàng)新應(yīng)用，為非富勒烯受體分子取向的精準(zhǔn)調(diào)控提供了全新范式，推動(dòng)了有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。