衬底的表面性质对调节涂覆在顶部的活性层的形貌以及溶液处理的有机光伏 (OPV) 电池中由此产生的光电性质起着至关重要的作用。然而，目前关于衬底表面自由能 (γS) 与活性层薄膜形貌之间关系的研究仍然很肤浅。

在这里，中科院化学所侯剑辉教授提出了一种通过将 NiO 纳米粒子掺入商业 PEDOT:PSS 空穴传输层 (HTL) 来调节 γS 的有效方法。此外，系统地进行成膜过程和形貌表征，以定量建立表面能、液体前体膜长度、成膜动力学和形貌之间的关系。

文章要点

1）结果表明，增加基底的 γS 可以延长液体前体膜的长度，延长相分离时间，并提高活性层的结晶性。因此，基于 PEDOT:PSS:NiO HTL 和 PBQx-TCl:eC9-2Cl 活性层的刮刀涂覆 1.03 cm² OPV 电池的 PCE 达到了创纪录的 18.70%（经中国计量科学研究院认证为 18.51%）；制造的 23.60 cm² OPV 模块实现了 16.5% 的出色 PCE。

这项工作有助于更深入地了解刮刀涂覆大面积活性层对高效 OPV 电池的界面特性和形态控制。

参考文献

Jianqiu Wang, et al, Interlayer Surface Energy Control for High-efficiency Printed Organic Photovoltaic Cells, Energy Environ. Sci., 2024

DOI: 10.1039/D4EE03670K