开发采用溶液加工氧化锌电子传输层的高效稳定有机太阳能电池，主要受限于结构无序和高密度氧空位缺陷，尤其是在传统器件结构中。
本文苏州大学朱娟、李耀文、宁波工程学院Wan Juanyong等人通过在ZnO体系中精心设计双功能固体添加剂，精细调控纳米颗粒堆叠，实现了宏观/微观结构有序性与表面缺陷钝化的同步调控。系统分析表明，固体添加剂分子在成膜过程中通过强分子间作用力吸附在ZnO纳米颗粒表面，提供空间位阻抑制团聚，促进均匀覆盖；在后续温和热处理中，适度挥发性的添加剂逐渐升华，产生颗粒间自由体积，促进ZnO纳米颗粒在偶极相互作用引导下发生定向附着，同时增强颗粒间Zn–O键以有效钝化氧空位。
这种结构调控与缺陷钝化的结合使得ZnO薄膜具有更高的电子迁移率、更低的复合损失和更有利的能级对齐。最终，基于此的有机太阳能电池在使用ZnO基ETL的器件中实现了20.1%的纪录效率，并具备优异的厚度容忍度和操作稳定性。
文章亮点
- 提出固体添加剂诱导ZnO定向附着新策略：利用挥发性固体添加剂DIB在成膜和热处理过程中调控ZnO纳米颗粒的堆叠行为，实现结构有序与缺陷钝化的协同提升。
- 实现传统结构OSC效率突破：刚性器件效率达20.1%，柔性器件达19.1%，均为ZnO基ETL器件的最高纪录。
- 具备优异厚度容忍度与稳定性：ZnO-DIB器件在10–35 nm厚度范围内效率波动<5%，并在连续光照下保持超过80%的初始效率。
Ben Zhang et.al Induced Oriented Attachment of ZnO Electron Transport Layer Enables Over 20% Efficiency in Solution-Processed Conventional Organic Solar Cells EES 2025
DOI: 10.1039/D5EE04137F
https://doi.org/10.1039/D5EE04137F
